联盟与制定标准 各方角逐燃料电池汽车

2012-03-20 15:50:15来源: 中国高新技术产业导报

  近日公布的《电动汽车科技发展“十二五”专项规划(摘要)》指出;“要开发面向示范和产品验证的燃料电池系统”及“研发面向技术突破的下一代燃料电池系统”。

  近年来,燃料电池及燃料电池汽车技术取得突破性进展,国际上各大汽车集团持续投入开展燃料电池汽车研发,燃料电池汽车整车成本显著下降,性能指标已接近商业化水平。对此,有专家表示,作为新能源汽车的重要组成部分,燃料电池汽车正迎来重要发展期。

优势与掣肘因素均很明显

  专家表示,与传统汽车相比,燃料电池汽车具有零排放或近似零排放,减少机油泄露带来的水污染,降低温室气体的排放,提高了燃油经济性,提高了发动机燃烧效率,运行平稳、无噪声等诸多优点。

  据了解,燃料电池汽车利用与电解完全相反的原理,通过氢气和空气中的氧气发生化学反应产生的电带动发动机运转,从而驱动汽车行驶。与电动汽车利用已储存的电驱动汽车行驶不同,燃料电池汽车一边发电一边行驶,在行驶过程中仅排出水,不会产生污染空气的有害气体。同时,氢气的能源密度是车载锂离子电池10倍,充一次氢气可以行驶更长的距离,燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2-3倍。此外,电动汽车需长时间充电,燃料电池汽车则可以在短时间内完成加气。

  近年来,各国政府和汽车生产商纷纷看好氢能。美国能源部的报告称,以燃料电池(氢燃料电池车和发电装置等)为核心的清洁利用方式,正在成为氢能市场新的增长点。美国工程院最近预计,氢燃料电池车将在2015年批量进入发达国家市场,并将在15-20年之内取代现有燃油车及混合动力车,占据全球汽车市场的主导地位。数据显示,截至2010年年底,全球加氢站总数已达212座;2011年,又有127座加氢站在建,加氢站的建设正逐步向网络化方向发展。

  燃料电池汽车虽然优点很明显,但是现在也存在氢气的制取、储存与燃料电池成本高昂等掣肘因素。据中国工程院院士杨裕生介绍,以电解水方法制氢,耗电4千瓦时可以制氢1立方米,然而1立方米氢气在燃料电池中只能产生1.2千瓦时的电能,得不偿失。此外,由于氢的密度很小、只有天然气的1/8,储存体积很大,无法直接装存使用。同时,作为目前主流燃料电池催化剂的原料——铂,据不完全统计,全球铂族元素矿产资源总储量约为3.1万吨,其中铂金总储量约为1.4万吨,远远无法满足燃料电池汽车大规模产业化的需求,也造成了当前燃料电池价格的居高不下。

  近日,芬兰研究人员开发出一种能降低燃料电池制造成本的新方法。研究人员通过采用原子层沉积(ALD)法制取纳米粒子催化剂,使燃料电池的阳极催化剂覆盖层比以前薄很多,催化剂需要量减少60%,能够显著降低成本,提高质量。研究结果表明,采用该方法制备的贵金属纳米粒子催化剂与目前商业燃料电池催化剂相比,具有较低催化剂负载,但却能提供类似的活性,采用该方法制造的燃料电池可能在5-10年内开始商业化生产。

国外政企联动抢占制高点

  此前,有报道称,丰田、戴姆勒、通用、日产等11家全球主要汽车生产企业即将缔结联盟,统一下一代新能源燃料电池汽车的液态氢供给系统的规格。据了解,11家汽车企业已基本同意将统一由储存罐向车体注入氢气的连接器的规格,2012年内还将完成国际标准化组织的资格认定。与此相对应,在电动汽车领域,统一连接充电器和车体电线插头国际规格的动作则有些迟缓。在燃料电池汽车领域,各厂商在规格统一问题上达成一致,将极大地推动燃料电池汽车的普及。

  近年来,德国、美国、日本等国都在实施氢能产业化未来规划,重点发展氢燃料电池车和公路加氢站。在各国政府的扶持和汽车产业的推动下,氢能产业化的两大瓶颈问题——加气站和燃料电池汽车,正逐渐被打破。与此同时,宝马、通用、丰田等全球主要汽车商都已提前作好技术储备。

  据统计,德国已经先后投入10多亿欧元用于开发燃料电池汽车。按照计划,德国将在2015年建成1000个加氢站,开始实现燃料电池动力汽车的大规模商业化,到2020年,将有100万辆电动车和50万辆燃料电池汽车投入使用。为尽早抢占市场有利地位,德国奔驰研发的3辆燃料电池原型车完成了横跨4大洲、14个国家绕地球行驶1周的创举。此外,奔驰在德国还有36辆氢燃料电池大巴,已收集到200万千米的运行数据。目前,氢料燃大巴比早期的燃料消耗降低50%,性能和行驶里程均显著提高。今年,戴姆勒将与世界最大的工业气体供应商林德集团进行合作,以城市为中心,增加20处氢气站。戴姆勒还与雷诺—日产开展技术合作,计划2015年左右在日本市场投放燃料电池汽车。

  日本已有13家国内石油和气体公司宣布,将在2015年前共同大力发展氢能基础设施。其中,包括在2025年前实现建设1000座加氢站和200万辆燃料电池汽车的计划。目前,丰田氢燃料电池车高压储氢罐压力已从35兆帕提高到70兆帕,储氢罐容量从148升增加到156升,贮存氢的量比原来高1倍以上,从而能保证续驶里程提高1倍。同时,丰田与日本最大炼油商JX日矿日石能源公司等13家企业将从2013年开始共同建设氢气站。随着日本相关部门放宽氢气罐的相关安全规格,2015年,这13家企业将氢气站增加到100处。

  在此领域,美国不甘落后,已在其东部地区建成加氢站高速公路,加注点全部为太阳能电解水制氢,同时加紧相关研发。在美国通用公司的努力下,氢燃料电池发动机的体积减小了50%,与四缸内燃机相当,重量减轻100千克。据了解,性能更高的第四、第五代燃料电池汽车也已开发成功。

国内产学研携手奋起直追

  2012年年初,由同济大学倡议,国内一批在新能源汽车、地面交通、信息等领域具有优势的高校、科研院所和骨干企业共同发起组建的中国燃料电池汽车技术创新战略联盟和先进地面交通创新联盟在同济大学同时揭牌和签约成立。

  据了解,与国外不同的是,目前我国燃料电池行业重在研发而非产业化,国内有60多家机构在从事燃料电池的研究。同时,我国燃料电池市场重点在运输工具领域。与此相对应,我国燃料电池投入最大的领域是质子交换膜(PEM),以适用于车用燃料电池市场。同时,对燃料电池另外两大瓶颈——燃料储存和燃料基础设施的研究投入也占相当大比例。

  专家表示,由于没有市场,我国的燃料电池企业以中小企业为主,很多企业依靠国家项目维持,而能够获得风险投资的仅有一家企业,大多数民营企业还挣扎在等待市场、融资难、力量薄弱等多重漩涡之中。同时,国内氢能企业生存压力较大,制氢、测试、集成等辅助工业尚且具有一定规模,但是由于产业链没有打通,制氢、储氢、运输体系不健全,尤其是关键的燃料电池技术迟迟没有突破,整个行业的规模化生产还有待时日。

  截至目前,我国燃料电池汽车已通过北京奥运会、上海世博会等重大活动平台开展示范应用。但同时,我国在燃料电池的一些关键技术上与国际先进水平仍有差距。例如,有资料表明,我国作为公交车示范运营的燃料电池客车其运行寿命还未超过3000小时,而美国UTC研制的城市客车用燃料电池发动机的系统寿命已在道路试验条件下超过5000小时。

  据了解,为加速中国燃料电池汽车发展而成立的中国燃料电池汽车技术创新战略联盟,其目的在于紧密结合国家“十二五”规划和燃料电池汽车产业发展的技术需求,通过开展合作攻关、自主技术创新,力争早日攻克燃料电池汽车的关键核心及瓶颈技术,解决我国燃料电池汽车工程技术和产业化难题,加快我国燃料电池汽车产业化进程。

关键字:联盟  汽车

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/0320/article_5226.html
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