分析燃料電池的技術趨勢
來源：寶鄂實業(yè)
2020-03-06 11:54
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道路運輸零排放解決方案-燃料電池
2019年6月9日,萬鋼,前部長科技、現(xiàn)在的副主席,中國人民政治協(xié)商會議(政協(xié))和中國科學技術協(xié)會主席,在一次采訪中說,中國作為世界上最大的汽車商場,準備承擔氫燃料電池汽車就像沒有了純電動汽車。“是時候考慮建立一個氫社會了，”他說。“我們需要在燃料電池的方向上更進一步。
什么是燃料電池?
燃料電池是一種能量轉換裝置。與鋰電池等儲能設備不同，燃料電池電堆可以通過電化學反應直接將載氫轉化為電能。另一方面，鋰離子電池需要長時間的充電來儲存能量，在行駛過程中需要放電來驅動車輛。因此，燃料電池汽車的續(xù)航里程取決于車上的燃料量，也就是氫儲存箱里能儲存多少氫，就像傳統(tǒng)的柴油機車一樣。此外，燃料電池汽車有一個小電池組，用于存儲燃料電池電池產(chǎn)生的剩余電力，以及從汽車制動中回收的能量，并在必要時與燃料電池一起為汽車提供動力。因此，與鋰離子電池相比，燃料電池在長距離使用方面具有優(yōu)勢。
燃料電池的技術趨勢
隨著2014年豐田燃料電池Mirai的高調推出，全球燃料電池行業(yè)進入了一個新時代。豐田使用的鈦合金雙極板將燃料電池堆的功率密度提高到3.1kw/L，并將達到4.0kw/L。更高的功率密度使堆棧更小，更緊湊，更容易安裝。然而，金屬板易腐蝕的特性導致更高的材料和表面處理成本。但隨著技術的日益成熟和產(chǎn)值的增加，金屬雙極板有很大的降低成本的空間。
在催化劑方面，鉑仍然是燃料電池電化學反應催化劑的主要成分。目前，Pt的行業(yè)水平約為0.5 ~ 0.7 g/kW，而豐田Mirai反應器仍處于領先水平，Pt的消耗量約為0.3 g/kW。隨著新型鉑合金催化劑和碳納米線等催化劑載體的發(fā)展，鉑的用量進一步下降，可能達到當時柴油后處理系統(tǒng)所用鉑的水平。據(jù)統(tǒng)計,美國能源部(DoE),基于材料成本在2016年,當燃料電池的生產(chǎn)價值達到100000臺/年,占大約40%的電催化劑反應堆成本,所以Pt消費的減少將大大降低反應堆電力成本。
作為氫系統(tǒng),它已基本覆蓋70 mpa氫氣儲罐和氫氣循環(huán)泵用于回收排放氫,這一方面提高了系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟性,另一方面,它也有效地使用水從陰極一側的電動反應堆。在空氣系統(tǒng)方面，由于運行壓力的增加有助于提高電抗器的性能，因此對空氣壓縮機的要求越來越高。無油、高壓比、大流量、高效率已成為燃料電池空壓機發(fā)展的基本要求。典型類型的空氣壓縮機包括根、螺桿、渦輪和渦流。兩級電子渦輪增壓器與空氣軸承配合使用，結構緊湊、壓比高、噪聲低，深受市場歡迎。
在車輛使用方面，商用車包括卡車和城市公交車，由于有足夠的放置空間，它們更容易進行燃料電池系統(tǒng)集成和儲氫罐的放置。更多的氫可以進一步提高燃料電池汽車在長途旅行中的優(yōu)勢。另外，一般加氫時間為5-10分鐘，更適合長途運輸。與純電動汽車相比，燃料電池汽車由于行駛距離遠、加油時間短，在道路運輸方面具有純電動汽車無法比擬的優(yōu)勢。目前，商用車輛使用的燃料電池仍主要是石墨板電抗器。先進的制造工藝保證了反應堆的可靠性和耐用性，同時也降低了主發(fā)動機工廠的采購成本。此外，燃料電池系統(tǒng)的模塊化降低了大規(guī)模生產(chǎn)的成本。
