燃料电池汽车不再是“将来时”

2013-12-13 19:17:57来源: 互联网
    每当我们提到燃料电池汽车,总会说它们在不久的将来投入市场,但根据目前的技术发展水平来看,这种说法变得不够准确,现在该是使用“即将”的时候了。燃料电池技术是指利用氢气产生电能的技术,这种技术早在1838年就已经被提出,高于40%的超高能量转化效率和接近零的尾气排放使得燃料电池在汽车领域中拥有巨大的吸引力。但是在最近的这十年中,燃料电池汽车并没能有效的占领市场,它们仅仅在汽车租赁领域崭露头角。

燃料电池汽车不再是“将来时”

燃料电池版现代途胜把燃料电池组、驱动电机和控制装置全都安放在引擎罩下

    美国加利福尼亚州日前颁布了一项法令,要求从2025年开始在市场上销售车辆总数的15%要实现零排放,该法令将大幅度加快燃料电池汽车研发投产进程,因为燃料电池汽车只排放水蒸气,完全符合法令要求。目前韩国现代公司已经宣布将在明年春天批量生产一款燃料电池汽车,而日本丰田和本田公司也已经确认在2015年将燃料电池汽车投放市场。

    现代公司和本田公司在十一月举行的洛杉矶汽车展览会上发布了它们有关燃料电池汽车的消息,而丰田公司在同时进行的东京汽车展上公布了上述信息。三家公司研发的燃料电池汽车每加满一次氢气行驶里程都会突破480公里,大大消减了消费者们对其可行驶距离的担忧;添加氢气的加气泵压力高达70兆帕,每加满容积4到5公斤的燃料箱花费的时间为3到10分钟;燃料经济性数据显示,每公斤氢燃料可以支持车辆前行超过113公里。现代公司希望把燃料电池汽车发展成为普及率高的常规车型,所以该公司将会向市场投放尽可能多的燃料电池汽车,这样做也有利于拓展加气站的数量,帮助解决现在基础设施少加气难得问题。

    现代公司发布了明年上市的燃料电池汽车价格,以租赁的方式投放市场,每月租金499美元,一次性租用三年额外享受2999美金的折扣,这个价格是非常有吸引力的,因为氢燃料、日常保养维护、道路服务等价值21000美金的费用都涵盖在租金里。现代公司并没有制定将租赁多少辆燃料电池汽车的目标,但他们相信这个数字是非常可观的。本田公司在2008年推出了一款小容量燃料电池汽车Clarity,也是以租赁的方式投放市场,租期为三年,每月租金600美元,包括免费氢燃料和常规的车辆服务。相比之下,现代即将发售的燃料电池汽车具有非常大的竞争力。丰田和本田公司计划生产的燃料电池汽车总量相比现代要少很多,但如果现代公司获得了成功,它们也会调整生产销售计划。

    现代公司的工程师们说,虽然锂离子电池技术看起来有了一定的发展,但相比搭载大体积电池组的电动汽车,燃料电池汽车更加轻便、更加实用。生产制造燃料电池汽车的成本要高于长距离行驶电动汽车(例如特斯拉),但二者之间的差距在逐步缩小;现代公司计划将其下一代燃料电池汽车的售价定在50000美元级别,这一点与丰田公司的计划相同。

燃料电池汽车不再是“将来时”
燃料电池版现代途胜在洛杉矶车展上的展示品,燃料电池组在上,驱动电机在下

    现代这款燃料电池汽车包括燃料电池组、控制装置和驱动电机,把它们组装在一起放置在途胜SUV引擎盖下,这种大胆的研发方式有助于降低燃料电池组的成本和体积大小。最新型燃料电池组的生产成本比2010年的产品减少了40%,比2005年产品降低了70%。考虑到新型材料的使用和大批量流水线生产的特点,现代公司预计2016年研发的燃料电池组会很有可能再次降低成本50%,那时这种低廉的生产成本可以保证燃料电池技术推广到绝大部分车型中。

    现代这款燃料电池汽车不是一款超高性能车型,它和搭载汽油发动机的途胜车型来自同一条生产线,输出功率为100千瓦;另外燃料电池版途胜借鉴了本田的一项设计,为车辆额外配置了一个高电压辅助锂离子电池组,用于提高加速性能,所以更准确的说,燃料电池版途胜是一款燃料电池—电驱混合动力车型。锂离子电池组的储存容量仅有0.95千瓦时,但该能量已经足够加速和爬坡使用。

    现代燃料电池汽车驱动电机的瞬时扭矩可以达到300牛米,但该公司至今尚未公布其最新燃料电池组的功率谱密度,这里我们只能参考丰田和本田产品3.0千瓦/升和2010款现代燃料电池组1.6千瓦/升的数值。既然现代公司敢于把最新款燃料电池组用于车辆之中,这就意味着在减少尺寸和提高功率谱密度上有着明显的升级。除此之外,一个用于照明和其他辅助元件的12伏特电池组安装在了车尾部。

    1937年发生的德国兴登堡飞艇灾难让很多人对氢气产生顾虑,所以如何提高燃料箱(压力约在34.5兆帕)中氢气的安全性也是一个急需解决的问题。现代公司通过碰撞测试得到,其燃料电池汽车在时速56公里/小时下出现40%车前部偏移,在84公里/小时下出现70%车尾部偏移,两项数据都超过传统车辆,但仍然在允许范围内,能够保障消费者的安全。燃料电池版途胜测试里程超过了225000公里,数据显示燃料电池仅仅出现了15%的能量衰退。新款燃料电池组在低温下的性能表现也相当优异,无论是在-20摄氏度的环境测试室中,还是在-19摄氏度的韩国雪山上都能够正常工作;在温度47.2摄氏度、湿度小于20%的美国死谷该燃料电池汽车的表现也非常车色,并顺利通过了高温高压行驶20分钟的测试,而且性能提升了6%。早期的燃料电池对温度特别的敏感,现在这一问题已经得到解决。


    本田公司承诺在2015年推出全新燃料电池汽车,该公司在燃料电池汽车领域已经具有丰富的经验,因为从2002年开始它们就租赁了小数目的燃料电池汽车,而上一代燃料电池汽车Clarity至今还能在市场上见到。新款本田燃料电池车将是一款非常时尚的车型,使用的燃料电池系统与现代的产品相当,也包括安装在引擎盖下燃料电池组、控制系统和驱动电机,其中燃料电池组的尺寸降低了33%。本田公司还没公布新车型的租赁价格,但最终的价格肯定要考虑到竞争车型燃料电池版途胜和其现有产品Clarity,而且该价格中也要包含保养维护、道路服务和氢燃料等费用。

东京车展上发布的丰田燃料电池概念车采用流线型车身结构

    即将到来的本田燃料电池汽车最显著的特征是流线设计,极具未来感;燃料电池组被安置在传统后驱车辆的传动轴通道处。由于本田公司与美国通用公司达成了技术协议,所以其研发的燃料电池储能系统可以分享,大幅度提升公司的经济效益。

    丰田燃料电池概念车也采用了流线型车身结构,但燃料电池组安装在车底,驱动电机和控制系统安装在引擎盖下,该系统的最大输出功率为100千瓦。

    对于氢燃料电池汽车而言,最大的难点莫过于加气基础设施,因为它们不像加油站和充电站普及率那么高;由于各种条件的限制,加气站的建设之路任重道远。本田公司联合其燃料电池供应商Toshiba以及日本的一家住宅开发商共同研发一个系统,希望利用供给每家每户的天然气生产氢气,但这个项目目前还没有突破性进展。

    现代公司在一家污水处理厂为燃料电池原型车添加氢气,因为在那里制造甲烷的副产品可以用来生产氢气。虽然美国加利福尼亚州已经宣布在2024年之前建设100个氢燃料加气站,但根据以往的经验,政府扶持的项目在完成度上总是会打折扣。氢燃料加气站的建设和减少汽车制造成本有着同样重要的意义,二者都决定着燃料电池汽车是否能够实现大规模销售。美国能源部的评估显示,以目前利用天然气生产氢气的方法,燃料电池汽车每行驶一公里消耗氢气的制造成本在3.67到4.49美元之间,这个数据包括高压压缩、储存和输送成本,另外还有天然气价格的波动。所以更先进的氢燃料制造技术,还能够很好的降低成本。

    燃料电池汽车已经从“不久的将来”发展到了“即将到来”的阶段,让我们继续期待它们投放市场之日吧。

关键字:汽车

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2013/1213/article_8322.html
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