鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:289次 | 2024年01月06日
氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車的概念,特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀
一、氫燃料動(dòng)力電池汽車
隨著技術(shù)的飛速發(fā)展,汽車作為應(yīng)用最廣泛的交通工具,呈現(xiàn)出多元化的技術(shù)路線。其中以電動(dòng)汽車為主的新能源汽車越來(lái)越成熟,保有量不斷新增,2017年底全國(guó)新能源汽車市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò)170萬(wàn)輛,2018年1-十一月產(chǎn)銷量均突破100萬(wàn)輛,提前完成年度目標(biāo)。
按照百度百科的含義,電動(dòng)汽車(BEV)是指以車載電源為動(dòng)力,用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛,符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。重要分為三大類:純電動(dòng)汽車(BEV)、混合動(dòng)力汽車(HEV)、燃料動(dòng)力電池汽車(FCEV)。
燃料動(dòng)力電池汽車一般以氫作為車輛能源來(lái)源,它的原理是電解水的逆反應(yīng):把氫輸入燃料動(dòng)力電池中,氫原子的電子被質(zhì)子交換膜阻隔,通過(guò)外電路從負(fù)極傳導(dǎo)到正極,成為電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),作為車輛動(dòng)力來(lái)源;質(zhì)子卻可以通過(guò)質(zhì)子交換膜與氧化合為純凈的水霧排出,同時(shí)實(shí)現(xiàn)零排放。
二、氫燃料動(dòng)力電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
目前氫燃料動(dòng)力電池汽車重要應(yīng)用在乘用車、物流車和大客車三個(gè)領(lǐng)域。
國(guó)際上,日韓、歐洲和北美是氫燃料動(dòng)力電池研發(fā)和應(yīng)用的重要地區(qū),豐田、本田、現(xiàn)代、奔馳等車企的都推出了乘用量產(chǎn)車型,截止到2017年,銷售6475輛;尼古拉、豐田、現(xiàn)代等車企正在開發(fā)商用車,尼古拉在研重卡,預(yù)計(jì)續(xù)航達(dá)到1930km,通用和本田合作建廠,2020年投產(chǎn);豐田開始擴(kuò)大產(chǎn)量,2020年開始大規(guī)模生產(chǎn)。
國(guó)內(nèi)上汽集團(tuán)偏重于氫燃料動(dòng)力電池乘用車開發(fā),其產(chǎn)品榮威950已進(jìn)入小規(guī)模量產(chǎn)階段;東風(fēng)特汽生產(chǎn)的氫燃料動(dòng)力電池物流車應(yīng)用情況良好,在上海已廣泛應(yīng)用于快遞、物流公司;宇通客車、北汽福田、佛山飛馳、長(zhǎng)城汽車等20多家車企的氫燃料動(dòng)力電池大客車則在北京、廣東等地開始小規(guī)模商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。
此外,氫燃料動(dòng)力電池廣泛的利用在、航天、、艦船等多方面的能源應(yīng)用,氫燃料動(dòng)力電池的民用和小型化技術(shù)的發(fā)展將為分布式能源帶來(lái)新的契機(jī),利用現(xiàn)有的過(guò)剩水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能電、潮汐電等發(fā)電方式,電解水制氫氣,然后利用氫燃料動(dòng)力電池為住宅、社區(qū)甚至城鎮(zhèn)供應(yīng)電能和熱能。這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈極大程度的提高了現(xiàn)有能源體系的效率,降低了污染排放,或成為將來(lái)的理想能源利用方式。
三、氫燃料動(dòng)力電池車輛發(fā)展與其他車輛的比較
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
目前,幾種較為成熟的氫燃料動(dòng)力電池汽車參數(shù)如下:1.氫燃料動(dòng)力電池車輛相對(duì)燃油車輛的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):能量密度高,能量轉(zhuǎn)換效率高,更節(jié)能;有環(huán)保優(yōu)勢(shì),僅排放水,對(duì)空氣沒有污染;運(yùn)行噪音??;行駛里程長(zhǎng),充滿氣瓶行駛里程超過(guò)600公里;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,用電便利,容易和智能系統(tǒng)融合;安全性高,燃料不容易泄露;燃料價(jià)格有小幅度優(yōu)勢(shì);車輛維修簡(jiǎn)單,維護(hù)成本較低。
缺點(diǎn):技術(shù)門檻高,不利于推廣;車輛價(jià)格貴,目前的車輛價(jià)格30萬(wàn)人民幣以上;現(xiàn)有車型少,重要是小型轎車,其他車型開發(fā)較少;加注站網(wǎng)絡(luò)沒有加油站多。
2.氫燃料動(dòng)力電池車輛相對(duì)電動(dòng)汽車輛的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):能量密度高,能量轉(zhuǎn)換效率高,更節(jié)能;電池使用壽命長(zhǎng),20年以上,沒有衰減;電池體積小,車輛安全性更高;續(xù)航里程長(zhǎng),充滿氣瓶行駛里程超過(guò)600公里;加注速度和燃油車輛一致僅3-5分鐘;同等功率的氫燃料動(dòng)力電池重量不到化學(xué)電池的1/2,可以大大減輕行動(dòng)裝置的負(fù)擔(dān);從城市的供電負(fù)擔(dān)來(lái)看,大力發(fā)展電動(dòng)汽車輛,對(duì)城市原有的供電系統(tǒng)會(huì)帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān),但氫燃料動(dòng)力電池車輛屬于分布式能源應(yīng)用,不會(huì)對(duì)原有的能源供應(yīng)體系帶來(lái)不利影響。
缺點(diǎn):技術(shù)門檻高,不利于推廣;車輛價(jià)格貴,目前的車輛價(jià)格30萬(wàn)人民幣以上;要依靠加氫站網(wǎng)絡(luò)充氫氣。
四、氫燃料動(dòng)力電池車輛發(fā)展前景分析
1.技術(shù)替代的必然性。傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)能量轉(zhuǎn)化在技術(shù)層面已經(jīng)接近極限。由于化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能過(guò)程中能量的浪費(fèi)實(shí)在太高,其他方面即便做到極限,總的能量利用率也無(wú)法超過(guò)40%。所以,傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的淘汰幾乎是必然。在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域中我國(guó)起步晚了那么多年,無(wú)法跟上。但在新能源領(lǐng)域,我國(guó)與世界上發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距確實(shí)要比內(nèi)燃機(jī)汽車小得多,而且就電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō),我國(guó)和美國(guó)等面對(duì)的問(wèn)題是相同的,并不存在本質(zhì)差別。因此我國(guó)近年來(lái)大力推動(dòng)新能源行業(yè)發(fā)展。
2.國(guó)家政策導(dǎo)向。氫燃料動(dòng)力電池具有清潔環(huán)保、能量密度高、續(xù)駛里程遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn),國(guó)家相關(guān)政策也在有意推動(dòng)燃料動(dòng)力電池車的發(fā)展。2017年起執(zhí)行的新版新能源汽車財(cái)政補(bǔ)貼政策規(guī)定,各類車型分別設(shè)置中央和地方補(bǔ)貼上限,2019-2020年中央及地方補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)和上限,在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上退坡20%。但燃料動(dòng)力電池車的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)保持不變,這表明了國(guó)家對(duì)燃料動(dòng)力電池車的大力支持。以上海為例,每輛燃料動(dòng)力電池大中型客車國(guó)家補(bǔ)貼50萬(wàn)人民幣,地方則補(bǔ)貼60萬(wàn)人民幣,關(guān)于燃料動(dòng)力電池車的支持力度由此可見。
2016年十二月十九日,國(guó)務(wù)院印發(fā)《十三五國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,提出要系統(tǒng)推進(jìn)燃料動(dòng)力電池汽車研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,到2020年,實(shí)現(xiàn)燃料動(dòng)力電池車批量生產(chǎn)和規(guī)模化示范應(yīng)用。
2017年十一月,受國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)、工業(yè)和信息化部委托,我國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)組織逾500位行業(yè)專家歷時(shí)一年研究編制的《國(guó)家節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》公布,其中在燃料動(dòng)力電池汽車板塊,總體思路如下:
近期(5年內(nèi))以中等功率燃料動(dòng)力電池與大容量動(dòng)力鋰電池的深度混合動(dòng)力構(gòu)型為技術(shù)特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)燃料動(dòng)力電池汽車在特定地區(qū)的公共服務(wù)用車領(lǐng)域大規(guī)模示范應(yīng)用;2020年保有量達(dá)到5000輛。
中期(十年內(nèi))以大功率燃料動(dòng)力電池與中等容量動(dòng)力鋰電池的電電混合為技術(shù)特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)燃料動(dòng)力電池汽車的較大規(guī)模批量化商業(yè)應(yīng)用;2025年保有量達(dá)到5萬(wàn)輛。
遠(yuǎn)期(十五年內(nèi))以全功率燃料動(dòng)力電池為動(dòng)力特點(diǎn),在私人乘用車、大型商用車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)百萬(wàn)輛規(guī)模的商業(yè)推廣;以可再生能源為主的氫能供應(yīng)體系建設(shè)與規(guī)模擴(kuò)大支撐燃料動(dòng)力電池汽車規(guī)?;l(fā)展;2030年保有量達(dá)到百萬(wàn)輛級(jí)別。