氫能汽車

氫能汽車

氫為主要能量作為移動的汽車
氫能汽車是以氫為主要能量作為移動的汽車。一般的内燃機,通常注入柴油或汽油,氫汽車則改為使用氣體氫。燃料電池和電動機會取代一般的引擎,即氫燃料電池的原理是把氫輸入燃料電池中,氫原子的電子被質子交換膜阻隔,通過外電路從負極傳導到正極,成為電能驅動電動機;質子卻可以通過質子交換膜與氧化合為純淨的水霧排出。這樣有效減少了其他燃油的汽車造成的空氣污染問題。2016年9月,全球首台常溫常壓儲氫·氫能汽車工程樣車“泰歌号”面世。
    中文名:氫能汽車 外文名: 所屬品牌: 産品類型: 設計時間:1965年 含義:以氫為主要能量作為移動的汽車 優點:不污染環境

簡介

氫氣車分為兩種,氫内燃車(HICEV)是以内燃機燃燒氫氣(通常透過分解甲烷或電解水取得)及空氣中的氧産生動力,推動的汽車。而氫燃料電池車(Fuel cell vehicle-FCEV)是使氫或含氫物質及空氣中的氧通過燃料電池以産生電力,再以電力推動電動機,由電動機推動車輛。這類車輛的發電廠把氫的化學能轉換為機械能,或者是通過燃燒的内燃機中的氫,或通過在燃料電池中的氧與氫反應來運行電動機。廣泛使用氫助長交通是在提議中的氫經濟的一個關鍵因素。

使用氫為能源的最大好處是它能跟空氣中的氧,産生水蒸氣排出,有效減少了其他燃油的汽車造成的空氣污染問題。

HICEV一般内燃機為基礎改良而成,要實現并不困難,困難之處在于如何降低成本及達至安全,以及安全地解決氫氣供應、儲存的問題後才可以推出市場。

高速車輛、巴士、潛水艇和火箭已經在不同形式使用氫

優點

用氫氣作燃料有許多優點,首先是幹淨衛生,氫氣燃燒後的産物是水,不會污染環境,其次是氫氣在燃燒時比汽油的發熱量高。在1965年,外國的科學家們就已設計出了能在馬路上行駛的氫能汽車。我國也在1980年成功地造出了第一輛氫能汽車,可乘坐12人,貯存氫材料90公斤。氫能汽車行車路遠,使用的壽命長,最大的優點是不污染環境。

氫是可以取代石油的燃料,其燃燒産物是水和少量氮氧化合物,對空氣污染很少。氫氣可以從電解水、煤的氣化中大量制取,而且不需要對汽車發動機進行大的改裝,因此氫能汽車具有廣闊的應用前景。推廣氫能汽車需要解決三個技術問題:大量制取廉價氫氣的方法,傳統的電解方法價格昂貴,且耗費其他資源,無法推廣;解決氫氣的安全儲運問題;解決汽車所需的高性能、廉價的氫供給系統。目前常見的供給系統有三種,氣管定時噴射式、低壓缸内噴射式和高壓缸内噴射式。随着儲氫材料的研究進展,可以為氫能汽車開辟全新的途徑。而最近,科學家們研制的高效率氫燃料電池,更減小了氫氣損失和熱量散失。

原理

氫分子通過燃燒與氧分子結合産生熱能和水。氫燃料電池通過液态氫與空氣中的氧結合而發電,根據此原理而制成的氫燃料電池可以發電用來推動汽車,提供家庭或工業用電或作為手機電池。一原理說起來很簡單,但具體分析的話就會發現,其實提煉氫燃料的過程非常複雜,而且能耗也非常高。

燃料

氫内燃車和氫燃料電池車不同。氫内燃車是傳統汽油内燃機車的帶小量改動的版本。氫内燃直接燃燒氫,不使用其他燃料或産生水蒸氣排出。這些車的問題是氫燃料很快耗盡。載滿氫氣的油缸隻能行駛數英裡,很快便沒能量。另一方面,各色各樣的方法正在研究以減少耗用的空間,例如用液态氫或氫化物。1807年Isaac de Rivas制造了首輛氫内燃車。可惜該設計甚不成功。寶馬的氫内燃車有更多的力量,比氫燃料電池車更快。寶馬的氫汽車以三百公裡每小時創下了氫汽車的最高速記錄。萬事達已在開發燒氫的轉子引擎。該轉子引擎反覆轉動,故氫從開口在引擎内的不同部分燃燒,減少突然爆炸這個氫燃料活塞引擎的問題。日本武藏工業大學1990年在第八屆世界氫能會議上展出了一部使用液氫儲罐的燃氫轎車。它由NISSAN車改裝,使用一個容積100L,總重60kg的液氫罐,可以100km/h行駛,排放廢氣中無CO2。中國研制的燃用氫、汽油混合燃料的城市節能公共汽車正進行試驗。其他重要汽車生産商如通用汽車和DaimlerChrysler公司,投資在較慢較弱但較有效的氫燃料電池。

儲氫方法與材料

傳統儲氫方法有兩種,一種方法是利用高壓鋼瓶(氫氣瓶)來儲存氫氣,但鋼瓶儲存氫氣的容積小,而且還有爆炸的危險;另一種方法是儲存液态氫,但液體儲存箱非常龐大,需要極好的絕熱裝置來隔熱。近年來,一種新型簡便的儲氫方法應運而生,即利用儲氫合金(金屬氫化物)來儲存氫氣。研究證明,在一定的溫度和壓力條件下,一些金屬能夠大量“吸收”氫氣,反應生成金屬氫化物,同時放出熱量。其後,将這些金屬氫化物加熱,它們又會分解,将儲存在其中的氫釋放出來。這些會“吸收”氫氣的金屬,稱為儲氫合金。其儲氫能力很強。單位體積儲氫的密度,是相同溫度、壓力條件下氣态氫的1000倍,也即相當于儲存了1000個大氣壓的高壓氫氣。儲氫合金都是固體,需要用氫時通過加熱或減壓使儲存于其中的氫釋放出來,因此是一種極其簡便易行的理想儲氫方法。目前研究發展中的儲氫合金,主要有钛系儲氫合金、锆系儲氫合金、鐵系儲氫合金及稀土系儲氫合金。

儲氫合金還有将儲氫過程中的化學能轉換成機械能或熱能的能量轉換功能。儲氫合金在吸氫時放熱,在放氫時吸熱,利用這種放熱-吸熱循環,可進行熱的儲存和傳輸,制造制冷或采暖設備。此外它還可以用于提純和回收氫氣,它可将氫氣提純到很高的純度。例如,采用儲氫合金,可以以很低的成本獲得純度高于99.9999%的超純氫。儲氫合金的飛速發展,給氫氣的利用開辟了一條廣闊的道路。目前中國已研制成功了一種氫能汽車,它使用儲氫材料90千克,可行駛40千米,時速超過50千米。今後,不但汽車會采用燃料電池,飛機、艦艇、宇宙飛船等運載工具也将使用燃料電池,作為其主要或輔助能源。另外由于大量使用的鎳镉電池(Ni-Cd)中的镉有毒,使廢電池處理複雜,環境受到污染。鎳氫電池與鎳镉電池相比,具有容量大、安全無毒和使用壽命長等優點。發展用儲氫合金制造的鎳氫電池(Ni-MH),也是未來儲氫材料應用的另一個重要領域。

電池

現在可以使用的主要有這樣幾種:

熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)

1980年研制成功,在650攝氏度下工作,把熔融碳酸鹽作為電解質,把送到正極的二氧化碳作為離子載體。不需要催化劑,而且可以使用天然氣等其他氣體燃料。但是啟動時間較長。

固體氧化物燃料電池(SOFC)

1980年研制成功,電解質為含有氧化锆等成分的固體陶瓷材料。工作在800~1000攝氏度的高溫,離子可以通過陶瓷材料。不需要鉑等催化劑。也可以使用其他氣體燃料,啟動時間也較長。

磷酸燃料電池(PAFC)

1967年研制成功,工作溫度接近200度,需要催化劑,電解質為磷酸水溶液,在飯店和醫院使用較多。

固體高分子燃料電池(PEFC)

投入研究力量最大的電池,電解質為高分子樹脂薄膜,可以實現小型化。工作溫度在100度以下,但是需要催化劑。也可以使用甲醇。啟動時間也最短。

動力

燃料電池的優勢,科技手段中,尚沒有一項能源生成技術能如燃料電池一樣将諸多優點集合于一身。

能源安全性。自1970年代的石油危機後,各大工業國對石油的依賴仍有增無減,而且主要靠石油輸出國的供應。美國載客車輛每日可消耗約600萬桶油,占油料進口量之85%。若有20%的車輛采用燃料電池來驅動,每日便可省下120萬桶油。

國防安全性。燃料電池發電設備具有散布性的特質,它可讓地區擺脫中央發電站式的電力輸配架構。長距離、高電壓的輸電網絡易成為軍事行動的攻擊目标。燃料電池設備可采集中也可采分散性配置,進而降低了敵人欲癱瘓國家供電系統的風險。

高可靠度供電。燃料電池可架構于輸配電網絡之上作為備援電力,也可獨立于電力網之外。在特殊的場合下,模塊化的設置(串聯安裝幾個完全相同的電池組系統以達到所需的電力)可提供極高的穩定性。

燃料多樣性。現代種類繁多的電池中,雖然仍以氫氣為主要燃料,但配備「燃料轉化器(或譯重組器,fuel reformer)」的電池系統可以從碳氫化合物或醇類燃料中萃取出氫元素來利用。此外如垃圾掩埋場、廢水處理場中厭氧微生物分解産生的沼氣也是燃料的一大來源。利用自然界的太陽能及風力等可再生能源提供的電力,可用來将水電解産生氫氣,再供給至燃料電池,如此亦可将「水」看成是未經轉化的燃料,實現完全零排放的能源系統。隻要不停地供給燃料給電池,它就可不斷地産生電力。

高效能。由于燃料電池的原理系經由化學能直接轉換為電能,而非産生大量廢氣與廢熱的燃燒作用,現今利用碳氫燃料的發電系統電能的轉換效率可達40~50%;直接使用氫氣的系統效率更可超過50%;發電設施若與燃氣渦輪機并用,則整體效率可超過60%;若再将電池排放的廢熱加以回收利用,則燃料能量的利用率可超過85%。用于車輛的燃料電池其能量轉換率約為傳統内燃機的3倍以上,内燃引擎的熱效率約在10~20%之譜。

環境親和性。科學家們已認定空氣污染是造成心血管疾病、氣喘及癌症的元兇之一。最近的健康研究顯示,市區污染性的空氣對健康的威脅如同吸入二手煙。燃料電池運用能源的方式大幅優于燃油動力機排放大量危害性廢氣的方案,其排放物大部份是水份。某些燃料電池雖亦排放二氧化碳,但其含量遠低于汽油之排放量(約其1/6)。

燃料電池發電設備産生1000仟瓦-小時的電能,排放之污染性氣體少于1盎斯;而傳統燃油發電機則會産生25磅重的污染物。因此,燃料電池不僅可改善空氣污染的情況,甚可能許給人類未來一片潔淨的天空。

可彈性設置/用途廣。燃料電池的迷人之處在于其多樣風貌。除了前述的集中分散兩相宜的特點外,它還具有縮放性。利用黃光微影技術可制作微型化的燃料電池;利用模塊式堆棧配置可将供電量放大至所欲的輸出功率。單一發電元所産生的電壓約為0.7伏特,剛好能點亮一隻燈。将發電元予以串接,便構成燃料電池組,其電壓則增加為0.7伏特乘以串聯的發電元個數。

燃料電池的劣勢主要是價格和技術上存在一些瓶頸,摘列如下:

燃料電池造價偏高:車用PEMFC之成本中質子交換隔膜(USD300/m2)約占成本之35%;鉑觸媒約占40%,二者均為貴重材料。

反應/啟動性能:燃料電池的啟動速度尚不及内燃機引擎。反應性可藉增加電極活性、提高操作溫度及反應控制參數來達到,但提高穩定性則必須避免副反應的發生。反應性與穩定性常是魚與熊掌不可兼得。

碳氫燃料無法直接利用:除甲醇外,其它的碳氫化合物燃料均需經過轉化器、一氧化碳氧化器處理産生純氫氣後,方可供現今的燃料電池利用。這些設備亦增加燃料電池系統之投資額。

氫氣儲存技術:FCV的氫燃料是以壓縮氫氣為主,車體的載運量因而受限,每次充填量僅約2.5~3.5公斤,尚不足以滿足現今汽車單程可跑480~650公裡的續航力。以-253℃保持氫的液态氫系統雖已測試成功,但卻有重大的缺陷:約有1/3的電能必須用來維持槽體的低溫,使氫維持于液态,且從隙縫蒸發而流失的氫氣約為總存量的5%。

氫燃料基礎建設不足:氫氣在工業界雖已使用多年且具經濟規模,但全世界充氫站僅約70站,仍值示範推廣階段。此外,加氣時間頗長,約需時5分鐘,尚跟不上工商時代的步伐。

曆史

1960年代後期,Roger E. Billings制造了燃料電池的原型。在燃料電池氫汽車的發展主要有三個障礙。

首先,氫的密度很低,就算燃料以液态形式儲存在低溫瓶或壓縮氣體瓶,在那些空間能夠儲存的能量十分有限,而氫汽車比起其他汽車就十分受限。有些研究已經用特别結晶體來儲存氫在較高密度的環境中,而且更安全。

另外一種方法是不儲存氫分子,而使用氫重組器來從傳統燃料如甲烷、汽油和乙醇,提取氫。很多環保分子對此想法不感興趣,因為它依賴了化石燃料。可是,這是有效的重組程序。使用重組過的汽油或乙醇來推動燃料電池,仍比使用内燃引擎來得有效。

其次,制造在氫汽車提供電力可靠燃料電池,耗資頗高。科學家努力研究令燃料電池的成本盡量便宜,同時又有足夠硬度以抵受撞擊和震動這些汽車的基本問題。燃料電池的設計大都脆弱,故不能在那些情況下保存。加上很多設計都需要稀有物如鉑作為加速劑,令工作更順暢,而加速劑可能污染氫的純淨度,不利氫的提供。

第三個問題是氫可作為能量的攜帶者而非能源。它必須從化石燃料或其他能源提取,因此引起能量的流失(因為從其他能源到氫又回到能量的轉換并非百分百有效)。因為任何能源都有缺點,轉換到氫會引起關于如何産生這種能源的政治決定。

最近有方法成功直接從太陽和水,透過金屬的催化劑,産生了氫。這或能使從太陽能轉成氫有一個便宜、直接、清潔的途徑。

代價

1、一般情況下,我們要獲得氫,都會從水裡分解出來,這就需要用到電,需要将交流電轉化成直流電,這過程将使得氫分子中的能連損失2%-3%

2、接下來我們開始電解水,在此過程中能效隻能達到70%,其餘30%的能量被消耗掉。

3、經過上述兩個過程,我們獲得了氫氣,但是由于是氣體,因此其體積非常大,這個就需要我們用10000磅/平方英寸的大氣壓強對氫氣進行壓縮處理,這個過程又将耗能15%,即便是經過了這一系列處理,同等質量的氫燃料所包含的能量值也隻有普通汽油燃料的20%所有,并且要貯存這些氫燃料需要很大的存儲設備。此外,為了保持氫燃料電池的穩定,我們還要将溫度控制在零下253度,這一過程再次耗能30%-40%。

4、在運輸過程中,由于我們很難保持零下253度的恒溫,因此我們還将損失10%的能量。

5、而在氫燃料被注入汽車前,我們又損失了大約50%的能量。

6、最終我們還将損失10%的能量,因為氫能汽車的能效隻有90%。

綜合上述所有的過程,我們要驅動一輛氫能汽車的能耗高達80%,從節能降耗的角度來看,氫能汽車不達标。

環保

一般人認為,以氫燃料為動力的汽車隻會産生水,事實也的确是這樣,那為什麼說氫燃料汽車并不環保呢?環球能源網認為,我們必須從其生産原料上來分析,由于技術水平并不先進,以及考慮到成本等的問題,世界上很多國家的氫燃料的生産并不是以水為原料,而是以天然氣作為生産原料,先前講到了,如果要電解水取得氫氣,那需要很大的能量消耗,而且要生産出能量值與普通汽油燃料相當的氫燃料,我們就需要大量的水資源,水同樣也是我們這個星球稀缺的資源,因為我們這裡講到的水是淡水,而不是海水。而天然氣的貯存方式相對成熟得多,而且我們可以用并不算多的天然氣生産出能量值與普通汽油燃料相當氫燃料。因此,作為氫燃料生産商來說,為了降低生産成本,他們甯願選擇天然氣。問題就出在這裡,天然氣也屬于化石能源的範疇,那麼使用它就必定會産生大量的二氧化碳,從這個層面上來講,我們的氫能汽車并不環保。

除了從節能和環保的角度來分析氫能汽車的未來,我們還應該從經濟層面來審視一下其發展現狀,如今我們很多的加油站都是以提供化石燃料為主,而沒有單獨提供氫能燃料的場所,如果我們要利用起的加油站,那麼就必須修建大量的輸送管道,而且這樣做的前提是,氫能汽車的數量一定要達到一個合适的規模,數量過少的話,那修建輸送管道的成本就顯得有點高了。而如今,我們隻能從一些新能源展會上才能看到氫燃料電池汽車的身影,大街上主要行駛的還是普通汽油驅動的汽車,即便是在巴西這樣的新能源汽車大國,其80%以上的汽車使用的也是乙醇,而非氫燃料電池。因此在可以預見的将來,我們還很難将氫燃料電池汽車推廣出去,至少在工藝上我們還不過關。

前景

“氫能汽車上路還需15年”

國際油價持續飙升,讓人叫苦不叠。美國政府提出以氫燃料電池車為主要措施解決美國交通能源問題,這似乎帶來了美好希望。不過,麻省理工學院的一些能源專家日前則提醒公衆,氫燃料電池車真正要“跑起來”,至少還需要15年的時間。

對于氫燃料電池車上路的時間表,麻省理工學院(MIT)能源委員會近日出台報告說,與目前的車輛相比,性能與價格具有競争力的氫燃料電池車真能“上路”、“跑起來”,至少還需要15年;而要讓氫燃料電池車被大規模采用,達到明顯降低現有車輛對石油依賴程度的目的,可能還需要50年的時間。

MIT能源委員會的約翰·海伍特教授指出,作為一項頗具潛力的、能替代石油燃料的技術措施,氫燃料電池車目前的“路障”涉及到氫燃料的生産、儲存和輸送基礎設施,以及燃料電池的成本等問題。他強調,發展所謂的以氫為燃料的“氫交通經濟”确實是一個巨大的挑戰。即便價格與性能被公衆接受,氫燃料電池車還需要幾十年的時間才能被大規模采用。

海伍特解釋說,氫燃料電池車的推廣要受許多因素的制約。首先,新技術車輛大規模應用是早還是晚,主要受到現有車輛平均壽命的限制。目前車輛平均壽命是15年。無論是先進的内燃發動機車、混合車,還是氫燃料電池車,即使有人買了這些具有新技術的車輛,大多數車主需要15年才能換車,這些年内,舊車還會在路上跑,還會在繼續燒汽油,繼續排放二氧化碳等溫室氣體。

第二,配有新技術的車輛在廠家生産車間,從第一台到批量生産一般需要幾年的時間,到大規模推廣又得幾年之後。拿油電混合車來說,混合車有全新的技術,但市場份額卻增長緩慢。混合車在美國1999年上市,到目前為止市場份額卻隻有1%。

第三,從推廣氫燃料電池車對解決交通石油燃料危機的影響角度說,歐洲過去25年推廣柴油發動機的經驗表明,短期内節省燃料有效措施并不一定來自全新的技術,而在于如何在現有車輛技術基礎上更好地進行改進,更經濟地使用燃料。

MIT能源專家在報告中預計,即使研制出具有價格和性能競争力的氫燃料電池車,還将需要25年左右的時間,才能使其占新車和輕型卡車銷售的份額達到35%,而要使氫燃料電池車替代現有35%的車輛的話,還會再需要20年左右的時間。

在讨論氫燃料電池車時間表的同時,專家們也給政府交通能源政策出了不少主意。他們認為,與氫燃料電池車的情況相比,目前改進内燃發動機性能、減輕車輛重量等措施,倒是有可能對減少車輛過度耗油産生“立竿見影”的效果。先進的内燃發動機、清潔的柴油發動機以及油電混合車在未來30年内将對節省交通石油燃料産生很大的影響。

MIT的專家們還認為,應該大力提倡一些新技術措施,包括發展油耗低的經濟型車輛,從嚴修訂車輛燃料經濟性标準,提高汽油消費稅等,當然,這些需要政府牽頭鼓勵汽車廠家實施以及公衆積極配合,才能實現減少車輛過度耗油的目的。

不過,他們也承認,有效降低美國的巨大交通石油燃料消費量,确實是一大挑戰。他們的好想法并不一定會被美國民衆廣泛接受和采納。因為長期以來,美國汽車文化中并沒有太多地考慮節約石油,而是一味地追求車輛的舒适性。同時,對于那些能很快舒緩車輛過度耗油問題、潛力巨大的技術措施,美國政府也并沒有像熱衷“氫經濟”計劃項目那樣,予以大力支持和足夠的投資。

研發

中國在氫能汽車研發領域取得重大突破,已成功開發出氫能燃料電池汽車性能樣車。

國内在燃料電池發動機方面已取得大功率氫—空燃料電池組制備的關鍵技術,轎車用淨輸出30kW、客車用淨輸出60kW和100kW的燃料電池發動機,已在同濟大學和清華大學燃料電池發動機測試基地分别通過了嚴格的測試并裝車運行,燃料電池轎車已經累計運行4000多公裡,燃料電池客車累計運行超過8000公裡。

此前,以氫氣為能源的燃料電池汽車被列入國家“863”計劃,科技部投入1.2億元支持燃料電池汽車和相關技術的研發。

此外,國内研發的燃料電池汽車在整車操控性能、行駛性能、安全性能、燃料利用率等方面均得到較大提高。國内汽車企業還開發出100多種燃氣汽車,在19個城市開展了推廣應用;國内自主研發的純電動汽車、混合動力汽車,也已開始示範運行

推廣

能源短缺、環境污染、全球氣候變化……令開發清潔、高效、安全和可持續的能源迫在眉睫,其中,氫能正在受到越來越多國家的重視。

透過甲闆,可以看到兩個比煤氣罐略窄的罐子,據介紹,這兩個罐子是用來裝氫燃料的。罐子前方貼着一個像小案闆一樣的片狀物,這是一個将氫轉換為電的設備。

這是戴姆勒-克萊斯勒公司生産的燃料電動汽車,它最大的優點是,排放物僅僅是水,沒有任何污染。未來人們駕駛的汽車,可能大多數都是這樣的。

這樣的汽車中國企業現在也能生産,在凱賓斯基飯店内的展廳裡,上海燃料電池汽車動力系統公司生産的基于桑塔納2000車型的“超越1号”樣車,同樣引起許多人的注意。

未來

汽車的尾氣污染是個讓所有人頭疼的難題,生産沒有污染的電動汽車,就成了政府、科學家和企業家的共同夢想。

電動汽車主要沿着3個方向開展:

一個是純電動汽車,從上世紀70年代開始研究發展,但電池壽命影響運行範圍的緻命弱點,使這一研究方向漸被冷落;另一個是混合動力汽車,是一種安裝兩套系統(電池-電機/内燃機)的設計,但被認為不是長遠之計;然後就是目前被普遍認可的由氫作燃料的電動汽車。

一位BP公司研究氫能的專家給記者講述了氫能利用的故事。早在1840年,一位叫威廉姆斯的英國作家,在他的小說《神秘的小島》中,就首先提出氫燃料電池的幻想。到上世紀20年代,人們開始試驗用氫驅動内燃機。70年代,美國阿波羅号太空飛船使用氫電池為宇航員提供電和水。80年代以後,氫用于交通工具的研究發展迅速,漸漸可與傳統的内燃機媲美。

由氫作燃料電動汽車與傳統汽車相比,無尾氣排放,無污染,能效更高,發達國家政府和跨國公司目前都紛紛投入巨資研發這種新時代的交通工具。

BP公司負責新能源的全球副總裁莫約翰介紹說,由美國普林斯頓大學和BP公司合作的一項計劃雄心勃勃地提出,今後要将10億輛傳統汽車替換成氫燃料汽車。估計燃料電池及相關産品的全球市場潛力,在2011年将達到332億美元,2021年有可能突破 1.9萬億美元。

在這方面,中國也不甘落後,據中國燃料電池公共汽車項目辦公室國家項目協調員倫景光透露,本世紀前5年,科技部用于氫燃汽車開發研究的資金已超過4億元人民币,今後的投入還将進一步加大,并給予發展氫燃汽車相關扶植政策。

中國政府還與全球環境基金、聯合國開發計劃署簽署了“中國燃料電池公共汽車示範項目”車輛采購合同。示範項目的資金總額為3236萬美元,其中45%由中國政府投資。

根據這項合同,戴姆勒-克萊斯勒公司将于明年向北京市提供3輛氫燃料電池公共汽車Citaro,這種汽車與已在歐洲10個城市投入商業運營的30輛燃料汽車一模一樣。

北京市民将有望坐上這種零排放的燃料電池公共汽車。按計劃,2008年北京奧運會期間,約10輛燃料電池車将穿梭在比賽場館和運動員村之間。類似的車隊還将為2010年上海世界博覽會服務。

優勢

氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續的能源,被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源,開發氫能已引起各國的高度重視。

2003年11月,澳大利亞、巴西、加拿大、中國、法國、德國、冰島、印度、意大利、日本、挪威、韓國、俄羅斯、英國、美國15個國家和歐盟代表在美國華盛頓共同簽署非約束性的“氫能經濟國際合作夥伴計劃”參考條款。“氫能經濟國際合作夥伴計劃”下設指導委員會和執行及聯絡委員會。

5月底,“氫能經濟國際合作夥伴計劃”下設的指導委員會在北京召開了第二次會議。與會議同時召開的還有第二屆國際氫能論壇。從這兩個會議上透露出的信息表明,近年來,美國、日本、歐盟都制定了氫能發展規劃,投入大量經費支持氫能開發和應用示範活動。美國政府宣布今後5年撥款17億美元支持氫能開發;歐盟也撥專款研究氫能轉換技術和燃料電池,歐洲10個城市已從2003年開始示範運行商業化的燃料電池公共汽車。

中國科技部秘書長石定環也透露,中國政府正在研究到2020年的能源戰略,氫能利用被列為重點發展的方向之一。科技部安排了一批氫能轉換技術研發與應用示範項目,科研人員已在一些關鍵技術上取得顯著進展,自主研制的燃料電池轎車、客車已實驗運行2000多公裡。

莫約翰則對《财經時報》分析說,傳統汽車經過多年發展,已有了非常完善的基礎設施(加油站設置、油品生産等),而要培養新的基礎設施,需要巨額投資,這對企業充滿風險。但對發展中的中國來講,相對來說,更有機會采用這種新技術、新能源。

加氫

國際油價持續走高,許多國家都在尋找替代能源。近日,通用汽車與殼牌氫能源公司在美國首都華盛頓聯合推出了全美第一個加氫加油站,為普通汽車提供加油服務,并為燃料電池車加氫。

加氫設施與普通加油站内的設施沒有太大區别,加氫過程與一般汽油車加油類似。加氫站面積比一般加油站大,由氫氣分離廠和加氣台兩部分組成。氫氣分離廠内設有氫氣分離罐,工程人員向罐内輸入水,在電力的作用下,水便分離成氫氣和氧氣。分離出的氧氣通過管道向空中釋放,同時将氫氣收集在密封壓力罐内加壓、儲存,再通過高壓管道為氫汽車加氫。

氫是易燃物,所以人們首先會想到加氫站和氫汽車的安全性。據專家介紹,加氫站内的高壓罐和管道的壓力雖然高達5700大氣壓單位,但科研人員成功地解決了管道壓力問題,顧客加氫時絕對安全。氫汽車不以燃燒氫氣為動力,而是經由汽車内的燃料電池與氫氣反應,産生電流作為動力。

實現

氫内燃氣和燃料電池兩種氫能汽車方案都存在制氫成本高、貯存成本高等現實難題,要想達到産業化和全面普及尚有待時日。人們對于氫能汽車的追求腳步一刻也沒有停息,最近,一種車載氫氧機方案正在全球範圍内的各個國家的業餘愛好者在自己的工作室内進行研究實驗。

車載氫氧機是利用汽車上蓄電池的電力對水進行電解,所産生的氫氧混合氣由進風口被吸入汽車内燃機中,和傳統的汽油、柴油或是天然氣混合燃燒。氫氧混合氣隻有加入5%左右,即可達到降低燃油消耗10%~40%,同時減少50%的污染排放。

車載氫氧機節能減排的實踐巳被驗證,這是氫能普及道路上的一個過渡方案。雖沒有完全替代傳統燃料,但能達到節能減排,也是一個不錯的選擇,畢竟這種方案投資少,見效快,更容易被消費者所接受。

國家政策

節能與新能源汽車産業發展規劃(2012―2020年)

汽車産業是國民經濟的重要支柱産業,在國民經濟和社會發展中發揮着重要作用。随着我國經濟持續快速發展和城鎮化進程加速推進,今後較長一段時期汽車需求量仍将保持增長勢頭,由此帶來的能源緊張和環境污染問題将更加突出。加快培育和發展節能汽車與新能源汽車,既是有效緩解能源和環境壓力,推動汽車産業可持續發展的緊迫任務,也是加快汽車産業轉型升級、培育新的經濟增長點和國際競争優勢的戰略舉措。為落實國務院關于發展戰略性新興産業和加強節能減排工作的決策部署,加快培育和發展節能與新能源汽車産業,特制定本規劃。規劃期為2012—2020年。

一、發展現狀及面臨的形勢新能源汽車是指采用新型動力系統,完全或主要依靠新型能源驅動的汽車,本規劃所指新能源汽車主要包括純電動汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車。節能汽車是指以内燃機為主要動力系統,綜合工況燃料消耗量優于下一階段目标值的汽車。發展節能與新能源汽車是降低汽車燃料消耗量,緩解燃油供求矛盾,減少尾氣排放,改善大氣環境,促進汽車産業技術進步和優化升級的重要舉措。

我國新能源汽車經過近10年的研究開發和示範運行,基本具備産業化發展基礎,電池、電機、電子控制和系統集成等關鍵技術取得重大進步,純電動汽車和插電式混合動力汽車開始小規模投放市場。近年來,汽車節能技術推廣應用也取得積極進展,通過實施乘用車燃料消耗量限值标準和鼓勵購買小排量汽車的财稅政策等措施,先進内燃機、高效變速器、輕量化材料、整車優化設計以及混合動力等節能技術和産品得到大力推廣,汽車平均燃料消耗量明顯降低;天然氣等替代燃料汽車技術基本成熟并初步實現産業化,形成了一定市場規模。但總體上看,我國新能源汽車整車和部分核心零部件關鍵技術尚未突破,産品成本高,社會配套體系不完善,産業化和市場化發展受到制約;汽車節能關鍵核心技術尚未完全掌握,燃料經濟性與國際先進水平相比還有一定差距,節能型小排量汽車市場占有率偏低。

為應對日益突出的燃油供求矛盾和環境污染問題,世界主要汽車生産國紛紛加快部署,将發展新能源汽車作為國家戰略,加快推進技術研發和産業化,同時大力發展和推廣應用汽車節能技術。節能與新能源汽車已成為國際汽車産業的發展方向,未來10年将迎來全球汽車産業轉型升級的重要戰略機遇期。目前我國汽車産銷規模已居世界首位,預計在未來一段時期仍将持續增長,必須抓住機遇、抓緊部署,加快培育和發展節能與新能源汽車産業,促進汽車産業優化升級,實現由汽車工業大國向汽車工業強國轉變。

二、指導思想和基本原則

(一)指導思想。

以鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導,深入貫徹落實科學發展觀,把培育和發展節能與新能源汽車産業作為加快轉變經濟發展方式的一項重要任務,立足國情,依托産業基礎,按照市場主導、創新驅動、重點突破、協調發展的要求,發揮企業主體作用,加大政策扶持力度,營造良好發展環境,提高節能與新能源汽車創新能力和産業化水平,推動汽車産業優化升級,增強汽車工業的整體競争能力。

(二)基本原則。

堅持産業轉型與技術進步相結合。加快培育和發展新能源汽車産業,推動汽車動力系統電動化轉型。堅持統籌兼顧,在培育發展新能源汽車産業的同時,大力推廣普及節能汽車,促進汽車産業技術升級。

堅持自主創新與開放合作相結合。加強創新發展,把技術創新作為推動我國節能與新能源汽車産業發展的主要驅動力,加快形成具有自主知識産權的技術、标準和品牌。充分利用全球創新資源,深層次開展國際科技合作與交流,探索合作新模式。

堅持政府引導與市場驅動相結合。在産業培育期,積極發揮規劃引導和政策激勵作用,聚集科技和産業資源,鼓勵節能與新能源汽車的開發生産,引導市場消費。進入産業成熟期後,充分發揮市場對産業發展的驅動作用和配置資源的基礎作用,營造良好的市場環境,促進節能與新能源汽車大規模商業化應用。

堅持培育産業與加強配套相結合。以整車為龍頭,培育并帶動動力電池、電機、汽車電子、先進内燃機、高效變速器等産業鍊加快發展。加快充電設施建設,促進充電設施與智能電網、新能源産業協調發展,做好市場營銷、售後服務以及電池回收利用,形成完備的産業配套體系。

三、技術路線和主要目标

(一)技術路線。

以純電驅動為新能源汽車發展和汽車工業轉型的主要戰略取向,當前重點推進純電動汽車和插電式混合動力汽車産業化,推廣普及非插電式混合動力汽車、節能内燃機汽車,提升我國汽車産業整體技術水平。

(二)主要目标。

1.産業化取得重大進展。到2015年,純電動汽車和插電式混合動力汽車累計産銷量力争達到50萬輛;到2020年,純電動汽車和插電式混合動力汽車生産能力達200萬輛、累計産銷量超過500萬輛,燃料電池汽車、車用氫能源産業與國際同步發展。

2.燃料經濟性顯著改善。到2015年,當年生産的乘用車平均燃料消耗量降至6.9升/百公裡,節能型乘用車燃料消耗量降至5.9升/百公裡以下。到2020年,當年生産的乘用車平均燃料消耗量降至5.0升/百公裡,節能型乘用車燃料消耗量降至4.5升/百公裡以下;商用車新車燃料消耗量接近國際先進水平。

3.技術水平大幅提高。新能源汽車、動力電池及關鍵零部件技術整體上達到國際先進水平,掌握混合動力、先進内燃機、高效變速器、汽車電子和輕量化材料等汽車節能關鍵核心技術,形成一批具有較強競争力的節能與新能源汽車企業。

4.配套能力明顯增強。關鍵零部件技術水平和生産規模基本滿足國内市場需求。充電設施建設與新能源汽車産銷規模相适應,滿足重點區域内或城際間新能源汽車運行需要。

5.管理制度較為完善。建立起有效的節能與新能源汽車企業和産品相關管理制度,構建市場營銷、售後服務及動力電池回收利用體系,完善扶持政策,形成比較完備的技術标準和管理規範體系。

四、主要任務

(一)實施節能與新能源汽車技術創新工程。

增強技術創新能力是培育和發展節能與新能源汽車産業的中心環節,要強化企業在技術創新中的主體地位,引導創新要素向優勢企業集聚,完善以企業為主體、市場為導向、産學研用相結合的技術創新體系,通過國家科技計劃、專項等渠道加大支持力度,突破關鍵核心技術,提升産業競争力。

1.加強新能源汽車關鍵核心技術研究。大力推進動力電池技術創新,重點開展動力電池系統安全性、可靠性研究和輕量化設計,加快研制動力電池正負極、隔膜、電解質等關鍵材料及其生産、控制與檢測等裝備,開發新型超級電容器及其與電池組合系統,推進動力電池及相關零配件、組合件的标準化和系列化;在動力電池重大基礎和前沿技術領域超前部署,重點開展高比能動力電池新材料、新體系以及新結構、新工藝等研究,集中力量突破一批支撐長遠發展的關鍵共性技術。加強新能源汽車關鍵零部件研發,重點支持驅動電機系統及核心材料,電動空調、電動轉向、電動制動器等電動化附件的研發。開展燃料電池電堆、發動機及其關鍵材料核心技術研究。把握世界新能源汽車發展動向,對其他類型的新能源汽車技術加大研究力度。

到2015年,純電動乘用車、插電式混合動力乘用車最高車速不低于100公裡/小時,純電驅動模式下綜合工況續駛裡程分别不低于150公裡和50公裡;動力電池模塊比能量達到150瓦時/公斤以上,成本降至2元/瓦時以下,循環使用壽命穩定達到2000次或10年以上;電驅動系統功率密度達到2.5千瓦/公斤以上,成本降至200元/千瓦以下。到2020年,動力電池模塊比能量達到300瓦時/公斤以上,成本降至1.5元/瓦時以下。

2.加大節能汽車技術研發力度。以大幅提高汽車燃料經濟性水平為目标,積極推進汽車節能技術集成創新和引進消化吸收再創新。重點開展混合動力技術研究,開發混合動力專用發動機和機電耦合裝置,支持開展柴油機高壓共軌、汽油機缸内直噴、均質燃燒以及渦輪增壓等高效内燃機技術和先進電子控制技術的研發;支持研制六檔及以上機械變速器、雙離合器式自動變速器、商用車自動控制機械變速器;突破低阻零部件、輕量化材料與激光拼焊成型技術,大幅提高小排量發動機的技術水平。開展高效控制氮氧化物等污染物排放技術研究。

3.加快建立節能與新能源汽車研發體系。引導企業加大節能與新能源汽車研發投入,鼓勵建立跨行業的節能與新能源汽車技術發展聯盟,加快建設共性技術平台。重點開展純電動乘用車、插電式混合動力乘用車、混合動力商用車、燃料電池汽車等關鍵核心技術研發;建立相關行業共享的測試平台、産品開發數據庫和專利數據庫,實現資源共享;整合現有科技資源,建設若幹國家級整車及零部件研究試驗基地,構建完善的技術創新基礎平台;建設若幹具有國際先進水平的工程化平台,發展一批企業主導、科研機構和高等院校積極參與的産業技術創新聯盟。推動企業實施商标品牌戰略,加強知識産權的創造、運用、保護和管理,構建全産業鍊的專利體系,提升産業競争能力。

(二)科學規劃産業布局。

我國已建設形成完整的汽車産業體系,發展節能與新能源汽車既要利用好現有産業基礎,也要充分發揮市場機制作用,加強規劃引導,以提高發展效率。

1.統籌發展新能源電動汽車整車生産能力。根據産業發展的實際需要和産業政策要求,合理發展新能源汽車整車生産能力。現有汽車企業實施改擴建時要統籌考慮建設新能源汽車産能。在産業發展過程中,要注意防止低水平盲目投資和重複建設。

2.重點建設動力電池産業聚集區域。積極推進動力電池規模化生産,加快培育和發展一批具有持續創新能力的動力電池生産企業,力争形成2—3家産銷規模超過百億瓦時、具有關鍵材料研發生産能力的龍頭企業,并在正負極、隔膜、電解質等關鍵材料領域分别形成2—3家骨幹生産企業。

3.增強關鍵零部件研發生産能力。鼓勵有關市場主體積極參與、加大投入力度,發展一批符合産業鍊聚集要求、具有較強技術創新能力的關鍵零部件企業,在驅動電機、高效變速器等領域分别培育2—3家骨幹企業,支持發展整車企業參股、具有較強國際競争力的專業化汽車電子企業。

(三)加快推廣應用和試點示範。

新能源汽車尚處于産業化初期,需要加大政策支持力度,積極開展推廣試點示範,加快培育市場,推動技術進步和産業發展。節能汽車已具備産業化基礎,需要綜合采用标準約束、财稅支持等措施加以推廣普及。

1.紮實推進新能源汽車試點示範。在大中型城市擴大公共服務領域新能源汽車示範推廣範圍,開展私人購買新能源汽車補貼試點,重點在國家确定的試點城市集中開展新能源汽車産品性能驗證及生産使用、售後服務、電池回收利用的綜合評價。探索具有商業可行性的市場推廣模式,協調發展充電設施,形成試點帶動技術進步和産業發展的有效機制。

探索新能源汽車及電池租賃、充換電服務等多種商業模式,形成一批優質的新能源汽車服務企業。繼續開展燃料電池汽車運行示範,提高燃料電池系統的可靠性和耐久性,帶動氫的制備、儲運和加注技術發展。

2.大力推廣普及節能汽車。建立完善的汽車節能管理制度,促進混合動力等各類先進節能技術的研發和應用,加快推廣普及節能汽車。出台以企業平均燃料消耗量和分階段目标值為基礎的汽車燃料消耗量管理辦法,2012年開始逐步對在中國境内銷售的國産、進口汽車實施燃料消耗量管理,切實開展相關測試和評價考核工作,并提出2016至2020年汽車産品節能技術指标和年度要求。實施重型商用車燃料消耗量标示制度和氮氧化物等污染物排放公示制度。

3.因地制宜發展替代燃料汽車。發展替代燃料汽車是減少車用燃油消耗的必要補充。積極開展車用替代燃料制造技術的研發和應用,鼓勵天然氣(包括液化天然氣)、生物燃料等資源豐富的地區發展替代燃料汽車。探索其他替代燃料汽車技術應用途徑,促進車用能源多元化發展。

(四)積極推進充電設施建設。

完善的充電設施是發展新能源汽車産業的重要保障。要科學規劃,加強技術開發,探索有效的商業運營模式,積極推進充電設施建設,适應新能源汽車産業化發展的需要。

1.制定總體發展規劃。研究制定新能源汽車充電設施總體發展規劃,支持各類适用技術發展,根據新能源汽車産業化進程積極推進充電設施建設。在産業發展初期,重點在試點城市建設充電設施。試點城市應按集約化利用土地、标準化施工建設、滿足消費者需求的原則,将充電設施納入城市綜合交通運輸體系規劃和城市建設相關行業規劃,科學确定建設規模和選址分布,适度超前建設,積極試行個人和公共停車位分散慢充等充電技術模式。通過總結試點經驗,确定符合區域實際和新能源汽車特點的充電設施發展方向。

2.開展充電設施關鍵技術研究。加快制定充電設施設計、建設、運行管理規範及相關技術标準,研究開發充電設施接網、監控、計量、計費設備和技術,開展車網融合技術研究和應用,探索新能源汽車作為移動式儲能單元與電網實現能量和信息雙向互動的機制。

3.探索商業運營模式。試點城市應加大政府投入力度,積極吸引社會資金參與,根據當地電力供應和土地資源狀況,因地制宜建設慢速充電樁、公共快速充換電等設施。鼓勵成立獨立運營的充換電企業,建立分時段充電定價機制,逐步實現充電設施建設和管理市場化、社會化。

(五)加強動力電池梯級利用和回收管理。

制定動力電池回收利用管理辦法,建立動力電池梯級利用和回收管理體系,明确各相關方的責任、權利和義務。引導動力電池生産企業加強對廢舊電池的回收利用,鼓勵發展專業化的電池回收利用企業。嚴格設定動力電池回收利用企業的準入條件,明确動力電池收集、存儲、運輸、處理、再生利用及最終處置等各環節的技術标準和管理要求。加強監管,督促相關企業提高技術水平,嚴格落實各項環保規定,嚴防重金屬污染。

五、保障措施

(一)完善标準體系和準入管理制度。

進一步完善新能源汽車準入管理制度和汽車産品公告制度,嚴格執行準入條件、認證要求。加強新能源汽車安全标準的研究與制定,根據應用示範和規模化發展需要,加快研究制定新能源汽車以及充電、加注技術和設施的相關标準。制定并實施分階段的乘用車、輕型商用車和重型商用車燃料消耗量目标值标準。積極參與制定國際标準。2013年前,基本建立與産業發展和能源規劃相适應的節能與新能源汽車标準體系。

(二)加大财稅政策支持力度。

中央财政安排資金,對實施節能與新能源汽車技術創新工程給予适當支持,引導企業在技術開發、工程化、标準制定、市場應用等環節加大投入力度,構建産學研用相結合的技術創新體系;對公共服務領域節能與新能源汽車示範、私人購買新能源汽車試點給予補貼,鼓勵消費者購買使用節能汽車;發揮政府采購的導向作用,逐步擴大公共機構采購節能與新能源汽車的規模;研究基于汽車燃料消耗水平的獎懲政策,完善相關法律法規。新能源汽車示範城市安排一定資金,重點用于支持充電設施建設、建立電池梯級利用和回收體系等。

研究完善汽車稅收政策體系。節能與新能源汽車及其關鍵零部件企業,經認定取得高新技術企業所得稅優惠資格的,可以依法享受相關優惠政策。節能與新能源汽車及其關鍵零部件企業從事技術開發、轉讓及相關咨詢、服務業務所取得的收入,可按規定享受營業稅免稅政策。

(三)強化金融服務支撐。

引導金融機構建立鼓勵節能與新能源汽車産業發展的信貸管理和貸款評審制度,積極推進知識産權質押融資、産業鍊融資等金融産品創新,加快建立包括财政出資和社會資金投入在内的多層次擔保體系,綜合運用風險補償等政策,促進加大金融支持力度。支持符合條件的節能與新能源汽車及關鍵零部件企業在境内外上市、發行債務融資工具;支持符合條件的上市公司進行再融資。按照政府引導、市場運作、管理規範、支持創新的原則,支持地方設立節能與新能源汽車創業投資基金,符合條件的可按規定申請中央财政參股,引導社會資金以多種方式投資節能與新能源汽車産業。

(四)營造有利于産業發展的良好環境。

大力發展有利于擴大節能與新能源汽車市場規模的專業服務、增值服務等新業态,建立新能源汽車金融信貸、保險、租賃、物流、二手車交易以及動力電池回收利用等市場營銷和售後服務體系,發展新能源汽車及關鍵零部件質量安全檢測服務平台。研究實行新能源汽車停車費減免、充電費優惠等扶持政策。有關地方實施限号行駛、牌照額度拍賣、購車配額指标等措施時,應對新能源汽車區别對待。

(五)加強人才隊伍保障。

牢固樹立人才第一的思想,建立多層次的人才培養體系,加大人才培養力度。以國家有關專項工程為依托,在節能與新能源汽車關鍵核心技術領域,培養一批國際知名的領軍人才。加強電化學、新材料、汽車電子、車輛工程、機電一體化等相關學科建設,培養技術研究、産品開發、經營管理、知識産權和技術應用等人才。按照《國家中長期人才發展規劃綱要(2010—2020年)》的有關要求推進人才引進工作,鼓勵企業、高校和科研機構從國外引進優秀人才。重視發展職業教育和崗位技能提升培訓,加大工程技術人員和專業技能人才的培養力度。

(六)積極發揮國際合作的作用。

支持汽車企業、高校和科研機構在節能與新能源汽車基礎和前沿技術領域開展國際合作研究,進行全球研發服務外包,在境外設立研發機構、開展聯合研發和向國外提交專利申請。積極創造條件開展多種形式的技術交流與合作,學習和借鑒國外先進技術和經驗。完善出口信貸、保險等政策,支持新能源汽車産品、技術和服務出口。支持企業通過在境外注冊商标、境外收購等方式培育國際化品牌。充分發揮各種多雙邊合作機制的作用,加強技術标準、政策法規等方面國際交流與協調,合作探索推廣新能源汽車的新型商業化模式。

六、規劃實施

成立由工業和信息化部牽頭,發展改革委、科技部、财政部等部門參加的節能與新能源汽車産業發展部際協調機制,加強組織領導和統籌協調,綜合采取多種措施,形成工作合力,加快推進節能與新能源汽車産業發展。各有關部門根據職能分工制定本部門工作計劃和配套政策措施,确保完成規劃提出的各項目标任務。

有關地區要按照規劃确定的目标、任務和政策措施,結合當地實際制定具體落實方案,切實抓好組織實施,确保取得實效。具體工作方案和實施過程中出現的新情況、新問題要及時報送有關部門。

發展情景

便攜式電子設備廠家多年來受LIB的困擾,苦于沒有出路,汽車領域裡燃料電池的曙光激發出開發小巧燃料電池,一發不可收拾。最先投入研究與開發的是歐美風險企業,日本便攜式電子設備制造商跟随其後,緊追不舍,這些廠家參與燃料電池開發,**澎湃,各自大膽采用新材料,并且相繼獲得突破性進展,于2001年裡分别發表小巧燃料電池試制品。日本便攜式電子機器廠家普遍認為,小巧燃料電池已經達到可以取代LIB的水平。

技術

燃料電池研究與開發集中在四大技術方面:(1)電解質膜;(2)電極;(3)燃料;(4)系統結構。日美歐各廠家開發面向便攜電子設備的燃料電池,尤其重視(1)~(3)方面的材料研究與開發,圖2列出一些重要的燃料電池研究課題。

燃料電池中僅次于電解質膜的構件材料便是電極材料,通過它可提取出由甲醇溶液經過分解反應生成的H+(質子)和電子。在電極處的反應,Pt發揮催化作用。反應速度是與Pt粒子的表面成正比,所以力求Pt的粒子直徑要小,争取每單位重量有更大的表面積。實踐證明,Pt粒子的直徑一小下來,會出現多個Pt顆粒凝聚而降低催化能力的問題。NEC公司基礎研究所發現碳原子納米錐狀結構(Carbon Nano-horn)上可附着2nm直徑的Pt顆粒(Pt原子直徑為0.3~0.4nm),并且Pt不含凝聚。于是,NEC利用Carbon Nano-horn材料作為電極試制出以甲醇為燃料的燃料電池。

燃料電池汽車的車用儲氫器必須具有較高的單位質量儲氫密度。美能源部認為,車用高壓儲氫的單位質量密度至少應為6%,即每立方米儲存60公斤氫氣。為了滿足汽車480公裡續航能力的要求,一次需儲氫大約4到7公斤。目前小型汽車的車用儲氫方式大多采用高壓儲氫,工作壓力為70兆帕(Mpa)的碳纖維儲氫瓶是目前家用汽車的最佳選擇,其售價大約為3000美元。研究人員正在緻力于開發新的材料和制造工藝,以進一步降低儲氫氣瓶成本。目前正在進行的另一研究方向是,通過采用高表面積材料研究低壓吸附儲存氫氣。

面世

2016年9月17日,全球首台常溫常壓儲氫·氫能汽車工程樣車“泰歌号”在武漢揚子江汽車廠區奔跑起來。這标志着我國在“常溫常壓儲氫技術”上取得突破。

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