漸入佳境的燃料電池汽車

劉清華

  1998年3月,美國《財富》雜誌的評論聲稱:"燃料電池將會把那些驅動世界轎車、卡車以及公共汽車的嘈雜而又污染環境的活塞發動機淘汰,就像淘汰蒸汽機那樣。"是否將來真是如此,暫且不論。但近年燃料電池汽車的開發進展之大和商業化步伐之快確是實實在在的,為世人所矚目。隨著各大汽車製造廠家的積極參與、投入的驟增以及技術的進步,幾經沈浮的燃料電池汽車的開發已經駛出實驗室,開始其商業化進程,進入一個富有挑戰與機遇發展階段。

  與90年代初以美國的"新一代汽車計劃"為代表的燃料電池汽車開發計劃相比,近年來的燃料電池汽車開發則越來越多地融入企業行為,世界各主要汽車製造廠家及燃料電池公司幾乎無不捲入這場競爭中,其中:
  美國巴拉德動力系統公司於1993年首次研製出概念車,1995年又推出新款,1997年該公司的16輛燃料電池公共汽車分別在美國的芝加哥和加拿大的溫哥華試運行。預計近期將開始燃料電池公共汽車的商業化生產。更引人注目的是它與其他公司的合作,1997年8月,該公司與戴姆勒-賓士公司組建合資企業,利用各自的特長開發燃料電池發動機市場。同年12月,福特公司加盟,共同組建兩家合資公司--DBB燃料電池發動機公司和E-DRIVE電驅動公司,旨在2004年以前使燃料電池動力系統能支援燃料電池汽車的商業化。

  德國戴姆勒-賓士公司雖起步較晚,但發展速度驚人,它與巴拉德公司合作,投資約10億美元,3年內推出四種車型,大有後來居上之勢。1994年研製出氫燃料電池驅動多用途車(麵包車)NeCarI。緊接著又推出NeCarII,該車?多用途車,採用25千瓦的質子交換膜燃料電池組,最高時速110英里。1997年5月戴姆勒-賓士公司的燃料電池公共汽車亮相,該車?34座位24站位公共汽車,採用10×25千瓦質子交換膜燃料電池,以氫為燃料,行程250公里,計劃2005年進行規模化生?,?量最少可達10萬輛。1997年9月,賓士的又一車型NeCarIII在法蘭克福汽車展上推出,該車在賓士A級轎車基礎上改裝而成,裝有燃料轉化裝置,可以使用甲醇為燃料。賓士選定此輕型車作為進軍大陸市場的跳板,計劃1999年形成批量生產,5年內逐漸進入市場,2004年達到目標值。

  日本豐田公司於1997年法蘭克福汽車展上展出了RV4A多用途燃料電池汽車,該車採用甲醇燃料電池,具有再生(發電)制動功能。公司總裁聲稱要在市場上擊敗戴姆勒-賓士。

  日本萬事得公司一直在進行燃料電池開發計劃,1997年12月推出它的第一輛燃料電池轎車。該車以Demio多用途車為基礎,設計最高時速為每小時90公里,行程170公里,動力系統由一個20千瓦的燃料電池組、氫吸附金屬氫化物儲氫罐、小空氣壓縮機和20千瓦超級電容器組成。

  通用汽車公司的樣車已經推出,該車以Chevy麵包車為基礎,裝50千瓦甲醇燃料電池系統。公司將在2004年之前開發出可投入生產的燃料電池汽車。

  福特公司不局限於與巴拉德公司的合作,它還與莫比爾合作,共同開發小型燃料轉化裝置,即從碳氫燃料(如汽油和柴油)中提取燃料電池用氫氣技術。

  克萊斯勒公司決定開發汽油燃料電池汽車,計劃1999年推出示範樣車,2005年生產樣型車。

  除此之外,菲亞特、雷諾、沃爾沃以及標誌等公司採用意大利迪諾拉的燃料電池,開發出或正在開發燃料電池汽車。大產、寶馬、日產和三菱都有自己的燃料電池開發計劃。

  相比之下,在燃料電池的故鄉及電動汽車發源地英國,可圈可點的東西不多。英國也有政府支援的燃料電池公共汽車評估專案,但專案只是紙上談兵而已。燃料電池計程車及公共汽車製造雖在商談之中,但參加的公司只是兩個名不見經傳的小公司,實力明顯不足,顯得心有餘而力不足。

  儘管如此,英國政府及科學界對燃料電池還是比較重視,持肯定態度的。在它的技術預測報告交通部分中,明確將燃料電池汽車技術列為今後5-10年進入實用階段的技術。1997年開始實施的預測汽車聯繫計劃也將氫氣貯藏列為重點支援技術。

  從1992年起,英國政府重點支援燃料電池開發,實施了先進燃料電池計劃,取得了一些成效。其中比較典型的就是JohnsonMatthey公司,該公司已發展成世界主要的燃料電池電極供應廠家,它研製的燃料電池電極已被巴拉德公司採用,裝在賓士的NECAR2、NECAR3和NEBUS燃料電池汽車上。

  近年來,燃料電池汽車之所以能在競爭中脫穎而出,成為強有力的競爭對手,主要原因是其具有的優點倍受青睞。


燃料電池汽車的三大優點:

低排放。燃料電池通過電化學的方法,將氫和氧結合,直接產生電和熱,排出水,而不污染環境。以甲醇、汽油等為燃料的燃料電池汽車雖也產生二氧化碳,但其排放量比內燃機的要少得多,且沒有其他污染排放(如氧化氮、氧化硫、碳氫化物或微粒)問題。

燃料多樣化。燃料電池所使用的氫可取自天然氣、丙烷、甲醇、汽油、柴油、煤以及再生能源。燃料來源的多樣化有利於能源供應安全和利用現有的交通基礎設施(如加油站等)。

效高及高性能。由於燃料電池沒有活塞或渦輪等機械部件及中間環節,其效率大為提高,約為內燃機的2-3倍。燃料電池汽車在成本和整體性能上(特別是行程和補充燃料時間上)也明顯優於其他電池的電動汽車。

  目前大多數燃料電池汽車開發商的注意力比較集中在甲醇上。賓士、豐田和萬事得均選用甲醇作為其輕型車燃料。使用甲醇需安裝轉化裝置,會增加成本,但好處不少。首先甲醇液體燃料使用方便,能利用現有的基礎設施,如現在美國加州已經有用於內燃機的M100(100%甲醇),M85和M75甲醇燃料供應;其次,甲醇含碳比汽油和柴油少,更易於轉化,效率更高,約為80%。而且,使用甲醇二氧化碳排放較少,甲醇的生產可來自再生能源(如生物質能),這都更有利於環保。

  與甲醇相比,汽油的轉化工藝比較複雜,且效率較低,但它在現有基礎設施利用和生產上具一定優勢,因此仍有公司在研究,如美國的ArthurDLittle就在1997年開發出使用汽油的燃料電池。

轉載自 <http://www.china5e.com/dissertation/environment/0015.htm>

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