近期国家对于新能源汽车产业的支持力度不断加强,新能源汽车产业发展的政策体系和市场预期逐渐稳定。特别是随着今年9月份减免购置税政策的出台,电动汽车逐渐成为汽车消费市场关注的热点,开始走入普通消费者选车购车的视野。
在技术路线方面,《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》明确提出以纯电驱动作为新能源汽车发展的主要战略取向,重点发展纯电动汽车、插电式(含增程式)混合动力汽车和燃料电池汽车。在上述三种电动汽车技术类型中,燃料电池汽车由于技术成熟度不足,因此市场推广应用水平和消费者认知程度都略逊于纯电动汽车和插电式混合动力汽车。本文将从技术、市场、政策等方面对燃料电池汽车进行系统介绍,帮助读者了解并熟悉燃料电池汽车。
1、 燃料电池汽车技术
燃料电池汽车是利用氢气和空气中的氧气在燃料电池中发生电化学反应产生的电能作为主要动力的汽车。燃料电池汽车实质上是电动汽车的一种,在车身、动力传动系统、控制系统等方面,燃料电池电动汽车与普通电动汽车基本相同,主要区别在于为驱动车辆行驶的电能来自燃料电池而非动力电池储能系统。
与纯电动车相比,氢燃料电池不仅清洁,而且重量轻、加气速度快、续驶里程长,其在燃料加注和续驶里程方面可以达到接近于传统燃油车辆的水平。目前奔驰公司研发的B级F-Cell燃料电池汽车,采用碳纤维氢气罐三分钟内就可以加满气,加满燃料后的续航里程可以达到400公里,百公里耗能相当于3.3升汽油。
目前燃料电池汽车上使用的燃料电池系统主要是质子交换膜燃料电池技术。一套完整的车用燃料电池发动机主要包括以下组成部分:
l 质子交换膜燃料电池电堆
l 电堆控制和监控单元
l 水、热管理系统,包括进气系统、排水系统、增湿系统、冷却系统等
l 辅助电池组
l DCDC变换器
l 供氢系统、储氢罐及氢气循环泵
2、燃料电池汽车的发展应用状况
目前燃料电池汽车发展虽然尚处于起步阶段,但是这种高效、无噪音、零污染的车辆却得到越来越多的国家和车企的重视。世界各大汽车强国都在制定各自的燃料电池汽车领发展战略,通过启动研究示范项目、创建联合工作组织等方式,提高系统性能,加速燃料电池汽车的市场化进程。
l 美国
2002年初,美国政府提出了美国燃料电池汽车FreedomCAR协作计划,由美国能源部与美国汽车研究理事会(USCAR)合作开发经济上可承受的氢燃料电池汽车技术及相关氢气供应基础设施技术的合作研发项目。
2013年5月,美国能源部启动了“氢能美国”项目(H2USA)。由联邦政府和私企共同出资,目的是降低制氢和燃料电池技术的成本,为汽车制造商扫平加氢站建设的障碍,促进氢燃料电池汽车在全美的商业推广。目前,H2USA的成员已经由最初的12个增加到27个,其成员包括联邦政府、汽车制造商、燃料电池和氢供应商及零部件制造商、能源公司、制氢厂、FCHEA联盟和相关国家实验室。
除联邦政府外,加利福尼亚、康乃迪克、夏威夷、俄亥俄、纽约、南卡罗莱纳等美国地方州政府也都有各自的氢能与燃料电池的推进计划。其中,加州的投入最为领先。
l 日本
2011年1月,日本13家车企和能源企业共同宣布,2015年开始燃料电池汽车的商业化。该计划将在东京、名古屋、大阪、福冈四大城市区建成100座加氢站。2013年1月,日本振兴战略(Japan Revitalization Strategy)发布,正式确定了上述计划。
2013年,日本三大车企分别与其它巨头结盟,推进燃料电池汽车的商业化。如丰田与宝马结盟,计划于2015年燃料电池车(FCV)上市;日产与戴姆勒和福特结盟,计划于2017年FCV量产;本田与通用结盟,计划于2015年FCV上市。
l 欧盟
欧盟已经建立起涵盖氢能、燃料电池及燃料电池汽车全产业链的完整发展体系。欧盟通过燃料电池和氢能联合行动计划(Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking ,FCH JU)和清洁运输技术和城市交通系统建设项目持续多年对燃料电池汽车的发展给予支持。
欧盟委员会在《欧盟氢和燃料电池技术平台:战略总览》中将燃料电池汽车商业化过程划分为四个阶段:第一阶段(-2010年)开展大规模、综合性示范运行;第二阶段(2010年-2012年)扩展示范项目的燃料供应点;第三阶段(2012-2015年)为燃料电池汽车进入欧洲主要汽车市场做准备;第四阶段(2015-2020年)逐步开始大规模进入市场。
总结燃料电池汽车在美国、日本、欧盟等国家和地区的开发应用经验,燃料电池汽车大规模推广应用主要面临着来自成本高、基础设施配套不健全、关键零部件技术不成熟等因素的制约。
需要指出的是,目前以叉车为代表的物料搬运车辆成为燃料电池汽车应用的一大亮点,以Plug Power为代表的燃料电池技术公司在燃料电池物料搬运车辆的组装和销售方面表现出良好的业绩,以沃尔玛、可口可乐公司、宝洁公司等企业为代表的大型零售企业开始大规模在在配送中心和仓库中部署燃料电池叉车。CNESA将会对燃料电池汽车的发展和应用状况进行持续关注。