2、大汽车厂商之间、车厂与燃料电池厂商之间的合作不断 当前全球汽车产业竞争越加残酷的情况下,强强联合、合作共赢成为最好的市场战略。 2013年7月

2、大汽车厂商之间、车厂与燃料电池厂商之间的合作不断

当前全球汽车产业竞争越加残酷的情况下,强强联合、合作共赢成为最好的市场战略。

2013年7月2日,本田和通用汽车宣布,将在燃料电池车领域(主要是氢动力车)展开正式合作共同开发,成为业内第三批宣布加入燃料电池开发的大型汽车集团。

2013年,丰田汽车和宝马集团签订约束性协议,并宣布在2012年6月29日的备忘录基础上细化了合作内容。

燃料电池

丰田和宝马双方认为燃料电池技术是实现零排放的解决方案之一,两家公司将共享该领域的技术,并联合开发一款基础性燃料电池车系统,不仅包括燃料电池堆栈和整个系统,也包括氢燃料贮存箱、马达和电池。丰田表示计划在2020年前后将合作开发的燃料电池车投入市场,

而宝马则表示新车发布时间尚未考虑。此外,双方还将联合评估氢燃料相关设施开发项目,并为推广燃料电池车建立必要的标准条款。此前宝马曾于2006年推出过7系氢能源版BMW Hydrogen 7,但一直没有大规模量产。

2015年,媒体数据显示,丰田将提供给马自达燃料以及插电混动版技术,而马自达将向其提供SkyActiv创驰蓝天动力系统。

2016年,戴姆勒宣布同福特、雷诺-日产结成战略合作伙伴关系,共同加快氢燃料电动汽车技术的商业化,三方共同研发的氢燃料电池汽车将于2017年推出。

3、日本厂商不断推动标准化,2013年联合国工作组会议决定采用日本方案的安全标准

燃料电池车利用燃料电池促使氧和氢发生化学反应产生电力,以此驱动马达并作为汽车驱动力,然而在推进燃料电池车普及的过程中,制定防止氢爆炸的安全标准一直是待解的重大课题。日本于2005年在主要国家中最早制定了安全标准,并一直以此推进谈判。日本方案的安全标准规定,车内用于燃料电池排水的排水管内的氢气浓度不得超过4%。必须配备安全装置,以在管内氢气浓度达到4%后,阻止氢注入,防止爆炸。此外,在耐久性方面,要求容器在承受2万2千次提高或降低内部压力后也不发生变形。

2013年6月24-28日在瑞士日内瓦召开的联合国工作组会议上,日本、美国和欧盟等33个国家和地区在有关燃料电池车安全性的国际标准方面在采用日本方案上各国正式达成协议,中国和印度等新兴市场国家也表示支持。

此后日本政府不断简化行驶实验申请手续,以促进丰田和日产汽车等厂商的开发,日系车厂商有望按日本国内性能参数进行出口。

4、2015年丰田开放燃料电池系统专利,将进一步助推燃料电池汽车市场的发展

2015年1月,丰田宣布将无偿提供5680项燃料电池系统相关专利(包括正在申请中的专利)的使用权。根据内容,在市场导入初期,丰田无偿提供燃料电池组约1970项、高压储氢罐约290项、燃料电池控制系统约3350项、加氢站相关专利约70项,专利基本涵盖了氢燃料电池系统产业链。

我们认为,开放专利,是继丰田技术取得重大商业化突破、推出低成本燃料电池汽车Mirai之后的又一个里程碑。仅靠丰田一家或少数几家,难以短时间内推动氢燃料电池车的发展,开放专利让更多车厂参与进来,共同对抗传统燃油车、做大燃料电池汽车市场才是最关键的。

四、燃料电池汽车技术路线选择及产业链解析——站队?

电动汽车的关键能源动力技术包括电池系统、电机技术、控制器。电池系统、电机技术和控制器是电动汽车所特有的技术,也是对车厂来说需要掌控的技术核心。

电池系统是电动汽车的动力源泉,也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要能与燃油汽车进行竞争,最关键的就是要做出比能量高、比功率大、使用寿命长、重量轻的高效能电池。

电动汽车用电池经历了三代的发展,从早期的铅酸电池到现在大热的锂离子电池,再到燃料电池,技术持续进步,电池性能也在不断优化。目前广泛应用于燃料电池汽车的是质子交换膜燃料电池PEMFC (也叫氢燃料电池),它以纯氢为燃料,具备能量转换效率高、噪音低、无污染、寿命长、启动迅速、比功率大和输出功率可随时调整等性能优势。

燃料电池

全球以燃料电池为主营业务的厂商不多,主要集中在欧美国家和日本。除此之外,各大车厂都有燃料电池研发和生产部门,为燃料电池汽车配套。根据百度图片及数据,主流的燃料电池厂商包括美国Fuel Cell Energy、美国BE布鲁姆能源、加拿大Ballard、美国Plug Power等。

(一)氢燃料电池是燃料汽车动力应用的主流路线

就燃料电池本身来说,其主要是通过电解质区分。根据电解质的不同,常用的燃料电池可以分为五大类:质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和磷酸燃料电池。

而燃料电池所需要的燃料有氢气、天然气、沼气,甚至甲醇等,目前看来,氢燃料是最被寄予期望的一种燃料。它燃烧放出的热量高,燃烧产物是水,不污染环境,制备的原料是水,资源无约束。一般来说,氢燃料电池主要是指质子交换膜燃料电池。

燃料电池

1、质子交换膜燃料电池(氢燃料电池)是汽车动力应用的主要技术路线

质子交换膜燃料电池(PEMFC)使用固体聚合物作为电解质,含有铂或者铂合金催化剂的多孔碳作为电极,由于其主要采用氢气作为燃料,因此又被成为氢燃料电池。

与其他燃料电池相比,质子交换膜燃料电池可以在相对较低的温度(大约80℃)下运行,使得其能够更快的启动、对其他部件损害小,因此拥有更长的使用寿命。此外,燃料电池还具有较高的能量密度,较轻的重量和较小的体积。

质子交换膜燃料电池主要应用在交通运输和一些固定式的应用,特别适用于乘用车。

燃料电池

质子交换膜燃料电池是继碱性燃料电池、磷酸盐燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池之后,迅速发展起来的温度最低、比能最高、启动最快、寿命最长、应用最广的第五代燃料电池。

但是质子交换膜电池需要贵金属铂作为催化剂,来分离氢的原子核和电子。并且铂催化剂对一氧化碳非常敏感,如果使用碳氢化合物作为燃料的话,燃料电池系统中还需要增加反应器,这都增加了质子交换膜燃料电池的成本,考虑到清洁环保性及燃料电池系统中的反应器成本等各因素,目前各个质子交换膜燃料电池厂商主要将氢气作为燃料,欧美日韩政府也出台政策鼓励修建加氢站。

目前这一路线由于反应温度较低,综合性能最好,最清洁环保,是最主流的汽车燃料电池的技术路线。

全球主流的质子交换膜燃料电池厂商:

Ballard是全球最大的质子交换膜燃料电池厂商之一。Ballard Power Systems位于加拿大,是一家研发、生产和销售质子交换膜燃料电池的企业,是拥有国际领先燃料电池技术的企业,截止目前,其生产的氢燃料电池总容量约为150MW。其主要产品是固定式电源系统、燃料电池动力模块和燃料电池堆。

Plug Power是全球最大的叉车用质子交换膜燃料电池厂商。其前身是于1997年由数据终端设备能源公司EdisonDevelopmentCorp.和MechanicalTechnologyInc.组成的合资公司,公司位于美国。目前主要设计和开发利用质子交换膜燃料电池制造的能源产生系统。其燃料电池产品主要用于室内叉车,其用户包括耐克、宝马、沃尔玛、家得宝、梅赛德斯、克罗格等。

HydrogenicsCorp是一家位于加拿大的制氢和燃料电池设计生产商,成立于1988年。它主要有两块业务:电解氢方案和燃料电池产品。其燃料电池产品主要用于车辆、UPS和通信基站备用电源。HyPMTM是HydrogenicsCorp的用于电动车的燃料电池动力解决方案平台,能够提供30-180kW的燃料电池动力解决方案。

中国的质子交换膜燃料电池厂商:

大连新源动力,已实现燃料电池关键材料及关键部件、电堆组装的小批量生产,建成可年产5500KW燃料电池堆用关键部件的批量生产线,同时在车用燃料电池系统集成安装、调试、运行等方面拥有优势地位。长城电工参股新源动力近10%。

上海神力科技,主营氢质子交换膜燃料电池,是我国燃料电池技术研发和产业化的领先者。通过承担与完成国家"九五"重点攻关计划、"十五"863及"十一五"863重大攻关计划燃料电池发动机课题,已成为具有完全自主知识产权的燃料电池技术并达到国际先进水平。安凯客车、长安汽车也与上海神力科技合作,开发氢燃料汽车,并拥有一定的技术储备。

2、固体氧化物燃料电池(SOFC)能效转换率高、不需要贵金属作催化剂,持续拓展应用固体氧化物燃料电池(SOFC)使用无孔陶瓷氧化物作为电解质,拥有约60%的转化效率,如果利用其散发的热量,最高转化率高达85%。

固体氧化物燃料电池是燃料电池中抗硫性最强的,并且一氧化碳也不会影响其运行效率,因此它可以使用多种燃料,例如天然气、沼气、煤气、甲烷等,对燃料的适应性强;不需要使用贵金属催化剂;使用全固态组件,不存在对漏液、腐蚀的管理问题;积木性强,规模和安装地点灵活等。SOFC可用于发电、热电回用、交通、空间宇航和其他许多领域。

但是,较高的运行温度使得SOFC材料的使用寿命较短、启动时间较长,此外还需要隔热措施防止人被烫伤,这都限制了SOFC的适用范围,目前用于分布式发电及余热供热等应用占比更多,但很多厂商也在引导它的应用走向船舶动力、汽车动力等应用。

[责任编辑:张倩]

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