降低燃料电池系统的制造成本,提高燃料电池堆的耐久性,仍然是燃料电池汽车商业化进程中的重点研究方向。

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中国电池网总编室  雄韬股份

2016年3月31日

燃料电池车

【公司】日本特殊陶业的氢传感器:利用热传导方式保障FCV的安全

日本特殊陶业开发出了一种不使用催化剂的氢传感器,主要特点是利用氢气的高导热率,能够高精度进行检测,而且耐久性优良。

安全保障:氢传感器保障燃料电池车安全检测燃料电池车(FCV)的氢燃料罐和燃料电池(FC)单元是否发生氢气泄露的传感器是保证FCV安全使用的必备品。而日本特殊陶业的氢传感器,利用的是氢气的高导热率来进行检测的“热传导方式”,在此使用了“MicroElectro Mechanical Systems(MEMS)”元件和在硅基板上集成了微加热器和温度传感器。该传感器的工作的温度范围为-30℃~100℃,可在1s内完成氢气检测,启动特性和输出特性都比以往的传感器要好,且因不使用催化剂而使得其耐久性良好。

燃料电池

观察优势对比:燃料电池车与电动车

近几年,电动车的发展远超燃料电池车,但汽车产商却并未停止对燃料电池车的开发。燃料电池车与电动车在特性上的不同,首先,燃料电池车填充一次燃料可行驶500km以上,而电动车最多行驶150~250km。所以在行驶距离上,若燃料电池车延长行驶距离,其系统成本反而更少,而电动车要想延长续航距离需要配备大量的充电电池,从而导致成本飙升。其次,要想大幅度减少汽车CO2的排放量,对每天行驶较长车辆来说,能替代发动机的,只有燃料电池车。这就是燃料电池车潜在的优势。

日前,丰田Mirai氢燃料电池车在欧洲完成了10万公里的道路测试,共耗时107天,期间未出现机械故障。

【公司】丰田Mirai燃料电池车完成10万公里路测

Mirai氢燃料电池车道路测试在德国进行,测试地点涵盖了汉堡市(Hamburg)及其周边城市街道、乡村公路和高速公路。测试时间为2015年9月21日至2016年2月10日,为期107天,每天需上路16个小时。在此期间,总计为该燃料电池车补给燃料近400次,氢燃料用量略超1,000公斤;此外还为其更换轮胎两次,更换前刹车片一次。

Mirai燃料电池车道路测试由丰田授权汉堡KJ Tech Services公司进行。丰田汽车公司对该车测试总里程数以及在不设行驶速度限制的前提下在不同类型道路(城市街道、乡村公路、高速公路及德国干线道路)上的测试时间都做出了详细的规定。为达到丰田的要求,KJ Tech Services公司围绕汉堡市规划了一条可行路线,并组建了一个8人驾驶团队,每天进行两班轮休试驾,每周测试6天。

KJ Tech Services公司项目经理Patrick Hake表示,“Mirai燃料电池车测试期间未出现机械故障。甚至在20摄氏度以下的环境中,其燃料电池仍可100%运作。”

丰田还邀请8位试驾司机进行了驾驶体验反馈。据悉,试驾前,8位司机曾接受了氢燃料补给培训,然而其补给与普通柴油车和汽油车的补给别无二致。据试驾司机指出,丰田Mirai燃料电池车较其它燃料电池车的主要优点之处在于,该车可实现三分钟内充满燃料电池并即刻上路。

【国际】荷兰研究人员改装氢燃料电池车 使其可直接输出能源

统计数字显示,大部分家庭买车后,实际用车的时间只有5%,其余时候车都静静停在那里毫无用处。 

能不能把它利用起来呢?荷兰代尔夫特理工大学研究人员改装了一辆现代ix35SUV车的氢燃料电池,使其可以直接输出能源。 

现代汽车公司负责新能源汽车的弗兰克.迈耶说:"燃料电池汽车能够产生电能、热能和净水,供家庭、学校和办公室使用。"这是欧洲首次尝试以新能源汽车为家庭供能,是人类在进一步开发可持续清洁能源方面的重大进步。 

【建议】院士衣宝廉:对我国燃料电池发展的思考与几点建议

基于目前我国新能源汽车发展现状和技术创新能力,燃料电池汽车下一步怎么发展?这里提出几点建议。

第一,从国内来说,燃料电池用的各种关键材料和零部件,测试性能和实用性能都达到了国际水平,但是现在还不能实现商业化,原因就是没有建立批量生产线。因为国内燃料电池关键部件还没有形成一个很大的市场,这是我们发展燃料电池汽车的一个关键问题。还需要企业家投入,建立关键材料和关键部件小批量生产线,使关键材料的供给立足于国内。

第二,国内原来研究电堆主要注重提高电堆的重量比功率、体积比功率,现在我认为,重点应该转向提高电堆的可靠性和耐久性,因为它是燃料电池发动机可靠性和耐久性的基础。

第三,要把如何减少燃料电池在车用工况下衰减的基础研究成果,与燃料电池发动机生产企业联合起来,把这些过程通过控制程序和零部件在整车上实现,这样使燃料电池发动机在整车上整个系统寿命能够达到5000至10000小时。

第四,除关键材料外,中国还有几个关键部件(如空压机)暂时可以外购,但从长远角度看,要进行深入研究,实现国产化。

另外,高压氢气瓶国内只有35MPa的,如果要实现续驶里程六七百公里,就要在70MPa。当前国内加氢站只有3座,要在主要示范城市逐步建立加氢站,这样燃料电池汽车才能在各个城市普及起来。

最后一件事情,国家要对催化剂和电极进行深入的研究,能够做到铂用量轿车在5克左右、大巴车在10克左右,最终实现0.1gPt/kW目标,当然这是很具有挑战性的工作。

不得不承认,燃料电池实现商业化的门槛比锂电池高得多,需要建立批量生产线解决制造的一致性问题,这是全世界都要关心并需要合作解决的重大问题。

我认为,在国家大力支持下,依靠国内外科技界、企业界合作,预计在2020—2025年,我们能突破这些关键技术,使燃料电池汽车进入S型曲线的起始阶段;大幅度提高要在2025—2030年之间;燃料电池汽车要实现盈利估计还需要5年左右的时间。

燃料电池汽车:技术不是问题 价格是个事儿

【观点】燃料电池汽车:技术不是问题 价格是个事儿

燃料电池面临着的低成本与长寿命兼顾问题,仍然是制约燃料电池汽车大规模商业化的瓶颈。

关于成本问题,美国能源部的项目规划中明确指出,到2020年,车用燃料电池系统的成本下降到40美元/kW。根据2015年12月美国能源部公布的文件,现阶段若大批量生产50万套额定功率为80 kW的乘用车燃料电池系统,其成本可以控制在54.84美元/kW,正在向40美元/kW的商业化目标逐步靠近。

关于寿命问题,美国能源部的项目规划和我国的《中国制造2025》中都明确指出,在2020年车用燃料电池堆的使用寿命达到5000小时。

因此,降低燃料电池系统的制造成本,提高燃料电池堆的耐久性,仍然是燃料电池汽车商业化进程中的重点研究方向。

[责任编辑:赵卓然]

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