
燃料電池技術(shù)自從上世紀(jì)末就被各大車廠看好,自詡為氫燃料電池發(fā)展第一把交椅的戴姆勒-奔馳公司,在燃料電池車輛的研發(fā)上已經(jīng)累計(jì)投資了10億美元,旗下的燃料電池車的里程數(shù)已經(jīng)累計(jì)行駛210萬(wàn)公里。踏入2008年以來(lái),伴隨著油價(jià)的不斷上漲,各大車廠都加大發(fā)展環(huán)保型的新動(dòng)力車型,其中以插電式混合動(dòng)力車和純電動(dòng)力最為引人注目,而去年還呼聲很高的氫燃料電池車型是否已經(jīng)作了讓步?
并非如此。無(wú)論在通用還是奔馳的新能源車型發(fā)展計(jì)劃中,氫燃料電池都被列為最終的解決方案。奔馳已經(jīng)確立了可持續(xù)發(fā)展的三個(gè)步驟:首先,優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)汽車;其次,通過(guò)混合動(dòng)力,進(jìn)一步提高效率;第三,開(kāi)發(fā)蓄電池和燃料電池汽車,實(shí)現(xiàn)零排放電力驅(qū)動(dòng)。于是,氫燃料電池技術(shù)也被奔馳譽(yù)為“未來(lái)驅(qū)動(dòng)力”。
燃料電池技術(shù)曲折的未來(lái)路
雖然氫是地球上最豐富的元素,但氫原子幾乎總是與其他元素以分子形式存在,按照能量守恒定律,首先要消耗能量來(lái)提取它,因而在燃料電池中,氫實(shí)際上只是一種能量流通手段。幾十年來(lái),氫已經(jīng)是有機(jī)化學(xué)工業(yè)的重要原料,全世界年產(chǎn)約5000萬(wàn)噸,主要來(lái)自煤氣、天然氣、輕質(zhì)油或重油等礦物燃料,但儲(chǔ)量有限,也未根本解決環(huán)保問(wèn)題。薪柴、鋸末、稻草等可再生的生物原料也可通過(guò)氣化和微生物方法制氫。最豐富的含氫物質(zhì)是水,水電解制氫的效率一般為75%~85%,但每立方米需耗電4.5~5.5度,而且目前設(shè)備規(guī)模較小。因此注定氫燃料電池的路不可能是一帆風(fēng)順,此項(xiàng)技術(shù)受惠仍在“未來(lái)”。
今年早些時(shí)間,奔馳在2006年高調(diào)開(kāi)通的3輛奔馳燃料電池公交車結(jié)束了在北京的示范運(yùn)行,1年多的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間沒(méi)有達(dá)到原計(jì)劃的2年。奔馳燃料電池公交車的悄悄退出實(shí)屬無(wú)奈:雖然中方負(fù)責(zé)大部分運(yùn)營(yíng)事務(wù),包括建立公交站點(diǎn)、提供氫氣和司售人員等,奔馳和加拿大巴拉德公司(燃料電池供應(yīng)商)分別派駐一位工程師在北京進(jìn)行跟蹤服務(wù),并且,維修配件也必須由德方提供。一輛燃料電池客車的招標(biāo)價(jià)是180萬(wàn)美元,奔馳公司在每輛車上的花費(fèi)實(shí)際超過(guò)300萬(wàn)美元,單車虧損高達(dá)120萬(wàn)美元。再繼續(xù)運(yùn)營(yíng),虧損額更大。
此次燃料電池公交車的隱退打擊了奔馳和各大車廠的信心。10月8日,由全球環(huán)境基金、聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署、中國(guó)科技部合作的“中國(guó)燃料電池公共汽車商業(yè)化示范”上海項(xiàng)目開(kāi)標(biāo),奔馳、通用等有實(shí)力的部分車廠均無(wú)行動(dòng)。
從F-Cell到B-Cell
奔馳的氫燃料電池技術(shù)被稱為F-Cell(Fule Cell)。這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)是奔馳A級(jí)和B級(jí)轎車,因?yàn)檫@兩個(gè)車型從開(kāi)發(fā)的時(shí)候,出于安全等方面需要,采用特殊的“三明治”式夾層平臺(tái)設(shè)計(jì),燃料電池組可以被巧妙地安排在夾層地板里。
A級(jí)F-Cell最早在2002年亮相,采用的是加拿大巴德拉PEM氫燃料電池,依靠氫和氧的化學(xué)反應(yīng)釋放能量。在氫氣燃料箱350帕壓力的技術(shù)下,氫燃料電池發(fā)出的電能,再通過(guò)65kw的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),能使車輛達(dá)到近140km/h的極速,充滿氫氣后也可達(dá)到200km左右的行程,領(lǐng)先于同時(shí)代其它產(chǎn)品。
隨著燃料電池技術(shù)的進(jìn)步,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的尺寸和重量也大大減少,而車輛的性能和可靠性則穩(wěn)步提高。2005年3月,以奔馳B級(jí)車為原型的燃料電池車B-Cell又出現(xiàn)在日內(nèi)瓦車展,這是這項(xiàng)技術(shù)市場(chǎng)化進(jìn)程中的一個(gè)重要里程碑。
B-Cell的高扭矩電機(jī)能輸出超過(guò)100kw的功率,比A級(jí)“F-Cell”的功率高出35kW。在136hp的馬力和320Nm的扭矩支持下,每行駛100公里燃料電池產(chǎn)生的能量相當(dāng)于3L傳統(tǒng)燃料,并且沒(méi)有任何污染?!袄m(xù)行里程”是燃料電池車研發(fā)中最重要的指標(biāo)之一,通過(guò)提高儲(chǔ)氫罐的容量和儲(chǔ)存密度,壓力增至70兆帕,成功地使B-Cell的連續(xù)行駛距離從160公里增至約400公里。
由于燃料電池車是完全采用電力驅(qū)動(dòng),所以很多電子系統(tǒng)的工作方式與其他不同,例如在道路測(cè)試中發(fā)現(xiàn),燃料電池汽車的ESP系統(tǒng)需要重新校正。普通燃料轎車能行駛的惡劣環(huán)境,B-Cell也能適應(yīng),因此B-Cell在嚴(yán)寒的環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試,評(píng)測(cè)中發(fā)現(xiàn)即使在寒冷的條件下燃料電池依然能工作正常。
燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料(氫、天然氣、甲醇等)和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置,氫能夠以多種方式儲(chǔ)存和供應(yīng),最普遍使用的能量媒介包括冷卻至零下254攝氏度或更低溫度的壓縮氣態(tài)或者液態(tài)氫、甲醇、汽油、氫硼化鈉,以及金屬氫化物。
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