【新能源】新能源汽车终极目标——氢燃料电池汽车

      文/张天宇

      5月20日消息，日本将推广无污染的氢燃料电池汽车，并计划在全国建立更多氢燃料站，以实现2020年前氢燃料电池汽车保有量超过4万辆的目标。此次氢燃料电池汽车合作涉及11家公司，包括丰田、日产、本田等汽车制造商与能源公司，以及一家银行等。在日本，氢燃料电池汽车正在摆脱“传说”的身份，即将成为市场化的终极新能源汽车。

氢燃料电池汽车的本质

      氢燃料电池汽车（FCV-Fuel cell vehicles），是电动汽车的一种，并不是以燃烧氢气产生的热能为动力，而是通过氢气和氧气的化学作用产生电力并储存在储能电池中，然后通过电能驱动电动机，最终回归到了电动机工作模式从而驱动汽车。

      氢燃料电池汽车在驱动方式上与普通纯电动汽车并无区别，他们之间最大的区别就在于纯电动汽车的电能需要通过外接电源将外界电能充入并存储在电池内，而氢燃料电池汽车只需要在高压储氢罐中加注氢气，在燃料电池堆栈里，氢气与外部氧气发生氧化反应，反应过程中存在电荷转移，从而产生电流。与此同时，氢与氧发生氧化反应后仅仅生成水这一种物质。

氢燃料电池堆栈反应原理图

氢燃料电池汽车的优缺点

零排放

      氢燃料电池汽车使用的原料只有氢气，其与氧气结合发生氧化反应产生电能只有一种物质产生——水，所以它最大的优势就是能够实现零排放。

续航无忧

      就目前的技术而言，氢燃料电池汽车行驶100km消耗的氢气大约为一公斤，而车身能够存储氢气大约为五公斤，也就说它的续航里程大约为500km。虽然相对于纯电动汽车代表作“特斯拉”来说续航里程并没有明显优势，但是氢燃料电池汽车加注氢气所消耗的时长仅为3-5分钟，与普通汽油车加油时长无异。

能源转换效率相对较高

      据了解，传统内燃机的能源转换效率，从油井开始到汽车油箱再到内燃机，最后在变速传统方面还要有损耗，综合效率约为25%，纯电动汽车从发电到充电再到电动机的综合效率约为28%，而燃料电池汽车的能源转换效率可以达到44%。

基础设施成本较高

      据悉，建造一个氢燃料站需要花费100-200万美元，而特斯拉的超级充电站的费用为30万美元，在基础设施建设上成本过高，不利于普及。

氢气如何安全存储

      众所周知，氢气是化学性质极度活跃的气体，易燃易爆炸，在一般气压下的密度较低，想要得到足够的氢气来供应燃料电池堆栈的消耗，就需要进行压缩，因此储氢罐的设计与强度十分重要。

制取真正的绿色氢气不易

      虽然氢气与氧气只产生水，但是在氢气的制取时并不能达到完全环保。目前最好的方法是通过电解水来制造氢气，即用电将水分解成氧气和氢气，但这一过程会消耗大量电能，生产费用较高，而且目前清洁能源发电占比不足1/4。

中国氢燃料电池汽车现状

      相对于其他国家，我国燃料电池发展起步较晚，技术储备相对薄弱。目前国内已有一些车企开始了氢燃料电池的研发，不过大部分车企都选择以商用车为突破口，例如：福田、宇通、东风、青年汽车。

      其中，宇通在2016北京国际道路运输、城市公交车辆及零部件展览会正式推出第三代燃料电池客车，氢燃料加注时间仅需10分钟，测试工况下续航里程超过600公里，成本较上代车型下降了50%，加快了燃料电池客车的市场化步伐。

      与此同时，我国政府对于燃料电池汽车也相当重视，燃料电池车2016—2020年国家补贴分别为：燃料电池客车50万元，燃料电池中重型物流车50万元，燃料电池轻型物流车30万元（锂电仅补贴1800元/度），燃料电池轿车20万元（锂电仅补贴4.5万—4.75万元/辆），且5年内补贴额度不退坡（锂电补贴每年下降）。同时，国务院办公厅提出：对符合国家技术标准且日加氢能力不少于200公斤的新建燃料电池车加氢站，每站奖励400万元。各地政府也出台相应的地方补贴政策，上海燃料电池车地方补贴比国家补贴高出10万元/辆，大多数地方燃料电池车补贴维持与国家补贴1:1。

      2016年11月29日印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》对燃料电池车的发展寄予更高期望，与“十二五”规划相比，新规划重点提到：要系统推进燃料电池车的研发与产业化；推动高性能低成本燃料电池材料和系统关键部件研发；推动车载储氢系统以及氢制备、储运和加注技术发展，推进加氢站建设。规划还明确，到2020年，要实现燃料电池车批量生产和规模化示范应用。

来源：汽车维基
编辑：华气能源猎头（微号：energyhunt）
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