【正文】 燃料電池在不同場合會有不同的境遇，這是值得令人深思的。一次加料最多只能行駛25O～300 km，約是普通汽車行程的一半；有的因為價格太高，有的因為應(yīng)答性滿足不了要求。不能各自為政、相互保密，做一些重復(fù)性工作。(3)燃料電池動力系統(tǒng)的可靠性有待深入研究燃料電池動力系統(tǒng)是由燃料電池堆(或稱燃料電池本體)、氫源系統(tǒng)、氧源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成的。(2) 燃料電池系統(tǒng)能量效率和比功率有待提高 H2/ V附近出現(xiàn)。巴拉德公司在試驗室內(nèi)用純氫做電池壽命試驗，經(jīng)過9 000 h的考驗，平均電壓下降速度只有4mV／(1 000 h)，因而預(yù)測電池壽命可以達到20 000h，但實際上的電池使用壽命也只有2 200 h，只達到預(yù)測的1／10。實施該項目的目的是為了降低燃料電池公共汽車的成本，借助在北京和上海兩市同時進行的燃料電池公共汽車和供氫設(shè)施的示范，加快其技術(shù)轉(zhuǎn)化。接著在20o6年完成了“超越三號”燃料電池轎車，其最高時速達到120 km，一次充氫可行駛230 km，比“超越二號”延長很多。2O04年4月采用“神力公司”的100 kW 燃料電池發(fā)動機，完成了第三代城市大巴試驗。 加拿大加拿大巴拉德公司是從事質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)技術(shù)研究和開發(fā)的世界先驅(qū)。它由Ballard燃料電池驅(qū)動系統(tǒng)帶動，該系統(tǒng)包括車載甲醇重整器。1994年，該公司還研制了采用質(zhì)子交換膜燃料電池作動力的高爾夫車，功率7．5 kW，該車最大時速15 km，行程達72 km。用汽油改質(zhì)為氫氣作為燃料電池的燃料的特點如下。c．甲醇添加速度快，不需要特殊的安全裝置，只要燃料箱有足夠的容量，就可以使FCEV的行駛里程大大地延長。甲醇分子結(jié)構(gòu)簡單，氫一碳比例最高，沒有難以分離的碳一碳原子共價鍵，比其他醇類燃料更容易釋放氫。．IN儲氫合金一次充氫的行駛里程可達400 km左右。美國ECD(Energy Conversion Devices)公司所開發(fā)的鎂基吸附合金，氫的儲藏量可達到3 500 mL。液態(tài)氫氣的溫度保持在一253 oC的低溫時，可以在1 mL的容積內(nèi)儲存800 mL氫氣。壓縮氫氣的容器，要求強度高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、質(zhì)量重，安全性差，罐裝時能耗大。在試驗中表明，在一定的條件下，空氣中氫氣達到一定濃度時，其危險性超過了汽油。高壓氣體通過減壓后向燃料電池發(fā)動機提供穩(wěn)定的氫氣供應(yīng)。 燃料供給一般燃料電池汽車燃料為空氣和氫氣，空氣可自由獲得，經(jīng)由空氣濾清器的過濾，被高速風(fēng)機壓縮，再經(jīng)過空氣流量計的測量后到達空氣的電堆入口處。溫度控制系統(tǒng)是由溫度傳感器、散熱風(fēng)扇、水箱、電熱絲和循環(huán)水泵等組成，如圖4 所示。 整車集成布置燃料電池汽車的整車布置除去與傳統(tǒng)汽車相同部分，還包括燃料電池堆與電機的布置，氫氣罐的安全布置以及高壓電安全隔離。 燃料電池的工作原理燃料電池是一種電化學(xué)裝置，是由正負2 個電極以及電解質(zhì)組成，其工作原理，如圖2 所示。在陽極上提供H2，在陰極上提供O2，氫在陽極催化劑的作用下，分解成氫離子和電子。這些核心部件的布置，不僅要考慮布置方案的優(yōu)化及零部件性能實現(xiàn)的便利，還必須考慮氫泄漏等傳統(tǒng)汽車所不具備的安全性問題。溫度控制問題可以分為2 種情況：1）在高溫情況下，電堆溫度不能自然下降，此時，可以借助冷卻風(fēng)扇和循環(huán)水泵帶走電堆的熱量，從而降低電堆溫度。目前常用的制氫方法是電解水、裂解石油、煤和天然氣制氫，制取的過程會消耗大量的能源。 再生制動再生制動，即在車輛減速或制動過程中，通過帶動電機發(fā)電的方式，將車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能存儲在輔助蓄電池中，實現(xiàn)能量回收，同時產(chǎn)生車輛所需的部分制動力。如果處理不慎，就會存在火災(zāi)和爆炸的隱患。轎車一般將壓縮氫氣儲存罐(圖6)裝在底盤后部，客車一般將壓縮氫氣儲存罐裝在車身的頂部。液態(tài)氫儲存在特制的用碳纖維增強、雙層金屬或塑料內(nèi)襯、耐爆破壓力達到94．8 MPa的圓柱形的儲氫罐中(圖7)，在罐壁之間要抽成真空，以減少熱傳導(dǎo)，如果出現(xiàn)細微熱量的熱傳導(dǎo)，也會使液態(tài)氫蒸發(fā)而造成能量損失。戴一克汽車公司采用世紀(jì)電池公司Millennium Cell開發(fā)的NaBH4氫吸附合金安全可靠，一次充氫后續(xù)駛里程達至U483 km。 缺點工廠化地面固定的制氫系統(tǒng)是一個龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要建立大規(guī)模的氫氣制造廠、灌裝廠、運輸系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)和添加網(wǎng)絡(luò)，以及系統(tǒng)的安全防護體系等，建立起來需要大量的投資和較長的時間。不需要對燃料進行二次轉(zhuǎn)化，能夠減少氮氧化合物(NOx)和碳氫化合物(HC)的排放。 甲醇燃料的缺點a．用甲醇制氫的制造裝備復(fù)雜。 優(yōu)點a．汽油已經(jīng)有完善的生產(chǎn)、儲存、保管、運輸系統(tǒng)，添加十分方便，不需要重復(fù)進行投資。美國通用汽車公司在1998年展出了第一輛質(zhì)子交換膜燃料電池車Zafira，采用甲醇重整供氫，時速可達75 km，從0至60 km／h加速時問只需2Os；接著該公司又開發(fā)出幾種新型燃料電池汽車，其中使用液氫燃料電池的零排放概念車“氫動一號”，加速快，操作靈活，從0至100 kIn／h加速僅16 s，最高時速可達140 km，續(xù)駛里程4O0 km。該車于2002年在美國已完成了約4800 km的行車試驗。正是由于該公司首先采用美國D0w 公司的全氟磺酸型質(zhì)子交換膜研制成功了H2/O2質(zhì)子交換膜燃料電池，才促成了世界各國汽車公司投巨資開發(fā)燃料電池汽車。該公司近年來還對采用燃料電池和超級電容器的混合動力城市客車進行了設(shè)計和研究。2006年12月“上海牌”燃料電池轎車的樣車問世，從0到lO0 km/h的加速時間只要15 s，其最高時速達到150 kln，h，一次充氫行駛路程達300 km。該項目啟動會于2003年3月27日在北京召開。荷蘭設(shè)計的PEMFC可以連續(xù)工作40000 h，但在汽車上應(yīng)用，使用壽命只有3 000 h，不到電池設(shè)計壽命時間的1／10。但從整個電池的能量轉(zhuǎn)換效率來看，~。每一個系統(tǒng)又包括數(shù)個子系統(tǒng)。(4)燃料電池汽車的價格太高一輛裝有燃料電池的電動自行車樣車要賣幾萬元，國外也有人估計目前每臺燃料電池轎車需要100萬～2O0萬美元，但普通轎車只要