【正文】 ...........................................................10 日本...................................................................10 加拿大.................................................................10 中國(guó)...................................................................115 燃料電池汽車離商品化還有多遠(yuǎn)...............................................126 燃料電池汽車前景展望.......................................................131 FCEV 的結(jié)構(gòu)與工作原理 FCEV 動(dòng)力系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)FCEV 的外形和內(nèi)部空間等與普通汽車幾乎沒有差別，兩者不同之處主要在于動(dòng)力系統(tǒng)。 燃料電池堆溫度控制系統(tǒng)燃料電池堆溫度對(duì)燃料電池性能、壽命和運(yùn)行安全有較大影響。加注口按35 MPa 壓力標(biāo)準(zhǔn)選取，加注口內(nèi)部具有顆粒過(guò)濾功能，可以對(duì)加注氣體進(jìn)行過(guò)濾，具有單向截止等功能。 壓縮氫氣FCEV采用的壓縮氫氣用纖維增強(qiáng)的高壓密封容器儲(chǔ)存，以保證氫氣儲(chǔ)存的安全性。一般吸附合金可能的儲(chǔ)藏氫的量為10001100 mL。甲醇的儲(chǔ)存、保管、添加、攜帶和運(yùn)輸都比氫氣方便，采取有效的防腐措施，提高各種管道閥門和泵的防腐蝕能力后，甲醇可以利用現(xiàn)成的汽油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)。 汽油汽油作為汽車的燃料已有100多年歷史，但作為內(nèi)燃機(jī)汽車的燃料，汽油熱量轉(zhuǎn)換的效率僅為12％～15％。2004年5月，美國(guó)“戴姆勒～克萊斯勒公司”生產(chǎn)的3輛燃料電池公共汽車，在北京街頭做商業(yè)化示范，把參加“第二屆國(guó)際氫能論壇”的與會(huì)代表送達(dá)人民大會(huì)堂會(huì)場(chǎng)。2o02年底完成第一代城市客車“清能一號(hào)”裝車試驗(yàn)并運(yùn)行成功。為了提高燃料電池的效率和壽命，采用燃料電池／蓄電池混合動(dòng)力，該車啟動(dòng)時(shí)依靠蓄電池提供動(dòng)力。例如，電池的輸出瞬問多變；燃料電池排水會(huì)受到汽車震動(dòng)頻率和方向的影響；燃料電池的輸出能力會(huì)受到進(jìn)氣純度和壓力的影響。在燃料電池系統(tǒng)中，任何一個(gè)子系統(tǒng)、組件、元件出現(xiàn)故障或失效，都會(huì)給整個(gè)燃料電池系統(tǒng)帶來(lái)影響，甚至引起電池失效。20世紀(jì)5O一60年代，世界各國(guó)試圖將燃料電池用于潛艇作為主動(dòng)力能源，取消柴油機(jī)和蓄電池組，雖經(jīng)多年的努力，但結(jié)果也是困難重重?zé)o法實(shí)現(xiàn)。燃料電池汽車要取代的是普通汽車，但它的性能／價(jià)格比或費(fèi)／效比指標(biāo)跟市場(chǎng)的要求相差太遠(yuǎn)，這才使開發(fā)燃料電池電動(dòng)汽車的人們認(rèn)識(shí)到：燃料電池汽車要得到市場(chǎng)的認(rèn)可，還有一段說(shuō)不清楚的漫長(zhǎng)的路要走。燃料電池堆也包含電池排熱、排水、保溫、保濕、冷卻等子系統(tǒng)。造成燃料電池系統(tǒng)使用壽命只有設(shè)計(jì)壽命的1／10這么大差距的根本原因，就在于實(shí)驗(yàn)室壽命試驗(yàn)是在嚴(yán)格的條件下進(jìn)行的：電池的輸出是恒定的；電池本體的溫度、濕度、排熱、排水是穩(wěn)定的；氫源和氧源是純凈的、穩(wěn)定的；它們之間的相互配合是最佳的。該車燃料電池輸出功率5 kW，貯氫容器為碳纖維增強(qiáng)金屬瓶。FC動(dòng)力系統(tǒng)，1993年制出樣車，采用該公司開發(fā)的12O kw 質(zhì)子交換膜燃料電池組，使用壓縮氫做燃料，行駛速度95 km/h，行程可達(dá)4O0 km。2007年，通用汽車公司的1O0輛雪佛蘭Seguel氫燃料電池車分別在加州西部、紐約州及華盛頓州試用。整個(gè)改質(zhì)系統(tǒng)裝有較復(fù)雜的泵、閥和管道等附屬裝置，體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)FCEV的總布置較困難。最常采用的是甲醇和汽油。 儲(chǔ)氫合金儲(chǔ)存的氫氣氫吸附合金有：FeTiHMgHLaNi5HNaBH。氫氣供應(yīng)是一個(gè)嚴(yán)格的系統(tǒng)1_程，在整個(gè)氫氣供應(yīng)系統(tǒng)中，都應(yīng)該采取有效的安全防范措施和救援設(shè)施。氫瓶采用35 MPa 的儲(chǔ)氫壓力，在氫瓶頂端裝有一體式組合瓶閥。 燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)一個(gè)燃料電池系統(tǒng)由燃料電池堆、熱交換器及空氣壓縮機(jī)等子系統(tǒng)組成，如圖3 所示。FCEV 動(dòng)力系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。溫度高將使質(zhì)子交換膜脫水，不滿足膜的濕潤(rùn)條件，其電導(dǎo)率下降，電池性能變差。為了確保氫氣通過(guò)加注口進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，在加注管道中增加一個(gè)單向閥。我國(guó)用普通鋼材制造的罐體氫氣壓力約為15 MPa，氫氣的質(zhì)量?jī)H占儲(chǔ)存容器總質(zhì)量的1％；在國(guó)外用特制高強(qiáng)度奧氏體鋼材制造的罐體，氫氣壓力n1,12鱉2535 MPa，氫氣的質(zhì)量占總質(zhì)量的2％～6％。日本所開發(fā)的鈦基吸附合金氫的儲(chǔ)藏量達(dá)到1 600 mL。 甲醇的性能甲醇在室溫和常壓下為液態(tài)，不會(huì)發(fā)生自燃、爆炸，毒性比汽油小，不會(huì)發(fā)生人身中毒現(xiàn)象。如果將汽油改質(zhì)為氫氣供燃料電池作為燃料，汽油熱量轉(zhuǎn)換的效率可以達(dá)到34％左右。截至2005年9月，該公司生產(chǎn)的2O0輛燃料電池汽車相繼出現(xiàn)于歐洲及美國(guó)、日本和新加坡的街頭。2O03年9月完成了第二代城市客車裝車運(yùn)行。(3)中國(guó)燃料電池商業(yè)化示范項(xiàng)目中國(guó)燃料電池商業(yè)示范項(xiàng)目是由中國(guó)政府、全球環(huán)境基金(GEF)和聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署(UNDP)共同支持的“中國(guó)燃料電池公共汽車示范項(xiàng)目”，由中國(guó)國(guó)家科技部、北京市、上海市共同組織實(shí)施。在日本曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)燃料電池汽車經(jīng)過(guò)溫泉附近電池性能出現(xiàn)突然下降，其原因是火山附近空氣中的硫化氫引起電池催化劑中毒所致。將可靠性工程原理應(yīng)用到一個(gè)系統(tǒng)工程的研究設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造和使用維護(hù)工作中去，是提高系統(tǒng)可靠性的有效措施。但德國(guó)改變了思路，保留原來(lái)的柴油機(jī)和蓄電池組，在潛艇中增加了AIP動(dòng)力系統(tǒng)，使?jié)撏г谒碌睦m(xù)航里程延長(zhǎng)了4倍。燃料電池汽車也必然遵循這一市場(chǎng)規(guī)律。例如氫源系統(tǒng)就包含氫氣制造、凈化、壓力調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)；氫氣輸送、安全防護(hù)等子系統(tǒng)。我國(guó)燃料電池使用壽命只有1 500 h f ，上海神力公司開發(fā)的城市大巴發(fā)動(dòng)機(jī)中用的燃料電池堆模塊已經(jīng)通過(guò)2 000h的穩(wěn)定可靠性試驗(yàn)，性能下降不超過(guò)l0％，但實(shí)際運(yùn)行卻只有200 h。