燃料電池電動汽車的主要優(yōu)勢有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-09-06 08:32
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燃料電池電動汽車
早在1839年，英國人格羅孚就提出了氫和氧反應(yīng)發(fā)電的原理。20世紀(jì)60年代，研發(fā)出了液氫和液氧發(fā)電的燃料電池，由美國UTC公司首先用于航天和軍事用途。近20年來，由于石油危機和大氣污染日趨嚴(yán)重，以質(zhì)子交換膜式為代表的燃料電池技術(shù)，受到世界各國普遍重視。各大跨國汽車公司紛紛投入巨資，研發(fā)出了各種類型的燃料電池電動汽車(FCEV)。
4.1質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）主要優(yōu)點
（1）其排放生成物是水及水蒸汽，為零污染；
（2）能量轉(zhuǎn)換效率可高達60～70％;
（3）無機械振動、低噪聲、低熱輻射;
（4）宇宙質(zhì)量中有75％是氫，地球上氫也幾乎是無處不在。氫還是化學(xué)元素中質(zhì)量最輕、導(dǎo)熱性和燃燒性最好的元素;
（5）氫的熱值很高，1kg氫和3.8L汽油的熱值相當(dāng)。
4.2燃料電池電動汽車存在的技術(shù)、經(jīng)濟問題
在我國，國家科技部將研發(fā)燃料電池客車和燃料電池轎車列為“十五”和“十一五”計劃“863”重大科技項目。并已取得一系列重大科技成果，但是在多年科研實踐中，也暴露出一些技術(shù)、經(jīng)濟問題:
（1）燃料電池發(fā)動機的耐久性壽命短
一般僅1000～1200小時（國外達2200小時），燃料電池汽車行駛4～5萬km，功率即下降～40％，和傳統(tǒng)內(nèi)燃機可普遍行駛50萬km以上相比，差距很大；
（2）燃料電池發(fā)動機的制造成本居高不下
一般估計3萬元/kW（國外成本約3000美元/kW），與傳統(tǒng)內(nèi)燃機僅200～350元/kW相比，差距巨大。由于其中如質(zhì)子交換膜、炭紙、鉑金屬催化劑、高純度石墨粉、氫回收泵、增壓空氣泵等關(guān)鍵部件均依靠進口，所以與國外相比，并沒有成本優(yōu)勢；
（3）燃料電池發(fā)動機對工作環(huán)境的適應(yīng)性很差
國產(chǎn)可在0～40℃氣溫下工作，低于0℃有結(jié)冰問題，高于40℃過熱不能正常工作；此外對空氣中的粉塵、一氧化碳、硫化物等都十分敏感，鉑催化劑極易污染中毒失效；
（4）燃料電池汽車的使用成本過于高昂
例如高純度(99.999％)高壓氫(>200大巴)售價約80～100元/kg。按1kg氫可發(fā)10kW·h電能計算，僅燃料費即約為10元/kW·h，按燃料電池發(fā)動機工作壽命1000小時計算，折舊費為30元/kWh。所以總的動力成本達40元/kW·h。與表1對照可知，至少在目前，由燃料電池發(fā)動機提供1kWh電能的成本遠(yuǎn)高于各種動力電池，這從一個側(cè)面反映了作為汽車動力源，燃料電池汽車還有相當(dāng)?shù)木嚯x。
4.3目前燃料電池電動汽車的研究課題
盡管存在如此多的問題，但是燃料電池仍然是人類迄今為止，發(fā)明的最清潔、安靜又可無限再生的能源，值得我們?yōu)閷崿F(xiàn)燃料電池電動汽車的產(chǎn)業(yè)化，付出更大的努力。
為此建議從以下幾個方面進行工作:
（1）以更為創(chuàng)新的思維，對燃料電池的基本理論和基礎(chǔ)材料進行深入研究，例如努力探尋非鉑金屬催化劑;努力研制抗電腐蝕金屬雙極板和耐高溫(>110℃)高機械強度質(zhì)子交換膜等;
（2）努力實現(xiàn)如炭紙、增壓空氣泵等關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化，以降低整機成本;
（3）進一步提高整機的優(yōu)化集成技術(shù)，著力提高整機的耐候性（高、低氣溫變化）、抗大氣污染能力和耐電負(fù)荷急劇變化能力等。
5、電機及電動車輪的分類
電動汽車驅(qū)動電機是所有電動汽車必不可少的關(guān)鍵部件。目前使用較多的有直流有刷、永磁無刷、交流感應(yīng)和開關(guān)磁阻等四種電機。
美國和德國開發(fā)的電動汽車大多采用交流感應(yīng)電機，主要優(yōu)點是價格較低、效率高、重量輕，但啟動轉(zhuǎn)矩小。日本研制的電動汽車幾乎全部使用永磁無刷電機，其主要優(yōu)點是效率可以比交流感應(yīng)電機高6個百分點，但價格較貴，永磁材料一般僅耐熱120℃以下。開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)較新，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、可靠、成本較低、起動性能好，沒有大的沖擊電流，它兼有交流感應(yīng)電機變頻調(diào)速和直流電機調(diào)速的優(yōu)點，缺點是噪聲較大，但仍有一定改進余地。表6列出四類電機比較。
顯然表6中四種電機各有優(yōu)缺點，但是對于電動汽車而言，由于電能是由各類電池提供，價格昂貴而彌足珍貴，所以使用相對效率最高的永磁無刷電機是較為合理的，它已被廣泛用于功率小于100kW的現(xiàn)代電動汽車上。
