燃料电池技术的新进展

　　燃料电池技术的新进展汽车工程师们正着重开发能够快速起动、制造成本低、可大批量生产、具有高碰撞安全性的轿车。

　　对轿车技术有所关注的人们或许会发现，开发能够大批量生产的燃料电池技术的进展在2001年变慢了。在前几年，不论是在提高燃料电池输出功率还是在减小其体积等方面，几乎每年都会取得惊人的飞跃性进展。但这样的时代已成为过去，所以在人们看来，开发燃料电池技术的工作的进展似乎变慢了。

　　Ballard动力公司的财务副总裁PaulLancaster认为，事实上，汽车工业领域的工程师们正努力攻克着更难的技术问题。前几年，公司的主要工作集中于验证新的技术设想上，他们需要制造出一台能够依靠自身动力驱动的汽车。

　　上述设想是容易实现的。目前，Ballard动力公司和主要的汽车制造商以及许多nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播商相联合迎接着更大的挑战，他们正集中力量致力于开发能够快速起动、制造成本低、可大批量生产、具有高碰撞安全性的轿车。每一个这样的挑战都比最初设想制造一辆能运行的样车遇到的难度更大。因此，随着从事研发燃料电池的人员越来越多，需要完成的工作量增长的更快。

　　时间r*Lancaster说，“这就像参加马拉松比赛，在比赛的开始阶段，你不用费太大的劲就能取得很大的进展，但在比赛的后期阶段，要保持同样的进展就困难的多了。

　　Lancaster进一步指出，“因为进展的难度随时间成指数增长，材料价格是处于一定水平上的，采用的生产工艺必须能够确保足够大的产量，产品不能有过高的废品率，研制的系统必须在汽车上能够可靠运行。开发的技术越接近投产阶段，你就必须更加严格地遵循上述约束条件。所以我们现在并没有放慢研发工作的步伐，而只是处于研发工作的不同阶段。

　　在美国当人们对于能够减少依赖外国石油的汽车的兴趣不断增加的时候，美国政府去年下决心更加坚决地支持研发燃料电池技术。例如，今年1月，美国联邦政府宣布了一项由政府支持的称为“自由轿车（FreedomCAR）*的计划，该计划鼓励发展燃料电池技术。

　　任AnthonyAndrosky说：在去年后半年我们所看到的是，汽车制造厂、零部件nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播商和能源公司之间的合作意愿，政府承担一些职责的意愿，用正确的方式宣传相关规范、标准以及推荐的实际操作活动，以确保给公众一个安全可靠的产品形象。

　　汽车制造厂和零部件nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播商研发燃料电池技术的动机在于他们相信，一旦燃料电池汽车能够有利可图适于大批量生产时，那将是一个巨大的市场。对此我们先考察一下欧洲市场。FrotamiSuUivan公司的研究员指出，欧洲在2001年燃料电池传动装置的市场只有320万欧元但是到2008年，该市场将增加到4770万欧元。整个工业界预期在2010年后，燃料电池汽车将会有一个超常的加速发展。FrostandSullivan公司预测，到2020年，燃料电池汽车在欧洲的市场将会达到185亿欧元，而到2040年，则将会达到520亿欧元燃料电池的中心没有运动部件，氢原子中的质子能够穿过一个可渗透的薄膜，并强制电子通过一个电路与薄膜另一侧上的质子重新结合FrostandSullivan公司的专家认为，目前制造成本仍然是面临的一个关键问题。根据估算，燃料电池的价格为每千瓦750欧元，而内燃机（ICE）的价格则为每千瓦20欧元。由于内燃机获得了充分发展，所以缩小两者之间的价格差是一个必须优先加以解决的技术难题。

　　燃料电池的价格下降之快令人注目，但FrostandSullivan公司的技术报告指出，在这方面还由许多工作要做。‘我们已经看到了燃料电池每千瓦价格的大幅度下降，“An-drosky说，”我们也看到了每平方英尺燃料电池薄膜价格的大幅度下降，但它们的价格还需要再下降一百倍吗，也许由于开发燃料电池技术的时间漫长以及相对来说不易确定的研发进度时间表，再考虑到汽车行业昂贵的研发费用和低的利润收益，已经使许多燃料电池生产商转向更有利可图的固定电力电机市场。

　　务的主任MarkKryzan说：我们曾经与Delphi汽车公司合作致力于开发汽车应用技术，但我们中断了这项工作。Kryzan主任补充道：“燃料电池汽车市场就像挂在树的高处的果实，问题是还有挂在低处的果实使我们能够很容易地摘与固定发电应用技术相比较，甚至与卡车和巴士市场进行比较，燃料电池技术在轿车上的应用更令人畏缩不前。Kryzan主任指出，”也许所面对的最大的挑战在于：最高新的技术提供的利润最低，商业化也最难。

　　政府正在考虑要禁止发动机长时间怠速运转，比如禁止重型货车整晚怠速运转，而同时要鼓励货车和巴士采用具有吸引力的辅助动力系统方面的市场。Delphi汽车公司负责先进发动机管理系统和燃料电池的总工程师JamesZieze-man说：预期禁止怠速的法律在欧洲会很快得到实施，美国禁止道路货车发动机怠速运转的法律不久也将开始实施。

　　但货车停车时需要动力。Ziezelman说：“辅助动力系统可以提供货车简单的旅馆设施和其它必要的电力以供驾驶员住宿。这样的辅助动力系统也可以用于豪华轿车，它可以为办公设施、娱乐消遣系统以及空调控制系统提供电力。

　　Kryzan主任强调指出，另一个燃料电池的潜在市场就是为休闲娱乐性车辆提供辅助动力。因为这些车辆本身就带有丙烷，他可以用来作为氢的nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播源。

　　很明显，尽管燃料电池技术开发工作困难重重，但并不是所有的生产商都退出了燃料电池汽车市场。能源转换设备公司（ECD）主席RobertStempel说：如果仔细关注一下汽车的应用情况，你就会发现，汽车是燃料电池的一个最坏的应用环境。汽车有时会非常冷，而有时又会很热，人们还会用汽车做一些不寻常的事情。更为糟糕的是，汽车会发生碰撞事故的。

　　Stempel主席进一步指出：燃料电池技术也必须面对与类似于电脑的发展过程，即努力增加耐久性和减少尺寸。电脑最初从专用的空调玻璃房移到桌面上，最后变成可放在手提箱内，可以在客机的折叠饮料台面上使用的便携式电脑。

　　由于便携式计算机边的坚固耐用，他已被广泛用于轿车上。Stempel主席说：从70年代后期开始，我们把电脑引入轿车。当时轿车的环境并不很舒适，但我们今天对于计算机在小汽车上的应用毫无异议，这主要是由于计算机的可靠性相当好。这也是我们对燃料电池技术必须进行进一步改进的地方。

　　Stempel主席认为，人们意识到短期内燃料电池在固定应用方面将更容易也更具诱惑力的同时，由于汽车行业市场巨大，从长远看，燃料电池在汽车上的应用将会是更为有利可图StempeU兑：现在汽车产业并不是高利润行业，对于胆小鬼而言是没有生意可做的。你得承认汽车行业是低利润行业，但汽车的产量很大，所以你若最后能坚持下来，你就会得到回报。

　　能源转换设备公司正致力于开发用于燃料电池汽车的辅助蓄电池。这种辅助蓄电池在汽车起动时能够提供起动动力，并能够储存能量以便在汽车加速时释放出来，为汽车提供额外的加速动力。传统的铅酸蓄电池非常便宜，但他们很重，占用的空间也大，因此供货商正在研发铅酸蓄电池的替代产品，例如，镍氢电池、锂离子电池和超级电容器等。这些储能装置具有许多引人注目的非常好的性质，但其价格仍然太高。

　　燃料电池汽车的辅助储能装置还需要做进一步的改进说：我们研发的氢电池刚开始时价格很高，但现在其价格在稳步下降。尽管价格昂贵，但这类电池所需的11种不同元素中没有哪一种的获取会受到限制。也就是说，当该项技术投入批量生产时，随着需求量的增长，其价格是不会因材料短缺而上升。

　　本田公司已经证实了超级电容器能够与两种类型的电动汽车（即汽油/电动混合汽车以及燃料电池汽车）联合使用，并且效果不错。所以现在象ECD这样传统的电池公司也在研究超级电容器技术。Stempel说：我们已经看到了电池和超级电容器非常有利的组合，这种组合将有助于汽车的加速行驶。我们并不只想选择某一种技术，我们乐于选择一切能够很好运转的技术。

　　在燃料电池中，应用受到制约的材料为其内部的催化剂。当人们买得起燃料电池汽车时，在这类催化剂中使用的铂的需求量的增加不可避免地会引起铂材料价格的上升，所以现在就必须努力寻求铂的替代品。Stempel说催化剂中使用的铂材料的紧俏是人们特别关注的一个问题。我们看到，人们现在正在寻找其他不很昂贵的催化剂。

　　生产商能够获得利益的另一个领域是燃料电池汽车上使用的电动机。Stempel说，燃料电池汽车上所需的电驱动装置应该不贵，且功率大。而降低电驱动装置价格的最好方法是尽快增加产量。在市场竞争环境下不断改进电驱动装置性能的同时混合动力电动轿车上应用电动机也为降低产品单价提供所必要的经济氛围。Stempel总结道，混合动力电动汽车的应用使电驱动技术变得越来越切实可行，“电驱动技术正在阔步前进。

　　Ballard公司的Lancaster认为，尽管电动机相对来说发展已比较成熟，但电驱动技术仍有很大的改进潜力。Lancaster说：电动机行业目前还没有汽车行业所承受的那种压力。现在的问题是要让电动机进入大批量生产，使其价格能够降下来。正在出现的“城市”轿车，再加上混合动力汽车，这都有助于电动机产量的增加。Lancaster预测：电驱动装置越便宜，便越有助于燃料电池轿车推向市场。

　　电驱动装置同样需要冷却，所以生产商正在设法将内燃机的散热器转化成电动汽车的热交换器。Denso北美国际公司负责工程事务的副总裁DouglasPatton说：对于我们而言，燃料电池的问题就是其热量管理问题。

　　Patton指出，有多少热量需要散逸将取决于好几个因素。“他取决于氢气是如何储存的以及发电过程本身，这些也正是我们可以在整个过程中能够做工作的地方。因此，我们在引入一整套全新的热交换器装置。

　　Lancaster认为，降低价格，改善存储效率的一个重要途径便是对子系统进行集成。减少所需的热交换器的数量，例如，让功率控制系统、电动机和燃料电池采用同一个散热器，这样就可以节省空间，降低价格。

　　发展1使其价格得到降低c让M们能作S为一个个单独的部件。1.http://www.cnki.netbookmark1 Lancaster说：在过去一年里发生的最大变化是真正地进入到了开发基本的汽车技术的阶段，例如，燃料电池、燃料电池发动机和电驱动装置等，正是这些部件使燃料电池汽车能够运转起来。为了制造出一辆商业上成功的燃料电池汽车，我们必然将这些部件看作为一个完整的系统，而不能把Lancaster指出，对于样车来说，采用分开的子系统更方便些，但对于需要进行大批量生产的设计而言，生产成本和几何尺寸的限制则要求将这些子系统进行集成。“开发成功一个燃料电池驱动装置的唯一途径是将所有组件集成在一起。人们已认识到，如果只考虑开发驱动技术本身，那么每次仅关注一个组件将是合适的，但对于开发一个产品而言，这种孤立地研究每个部件的方式就不可取了。

　　燃料电池零部件生产商或许需要改善他们与潜在客户、竞争者和合作生产商之间的交流与合作，以期实现产品的集成度能够达到满足可商业化的要求。

　　Lancaster说：如果将燃料电池、燃料电池发动机和电驱动装置作为三个单独的部件，那么你得用三个独立的电脑来控制。每一个部件都使用一个电脑，将出现两个多余的。因此，我们将看到这三个部件的更高的集成度。“对于电驱动装置同样如此。Lancaster说：你可以将电动机、轴和齿轮集成在一个壳体内。”但这并不意味着对于单个零部件生产商而言无事可做了。一些看起来似乎很小的细节问题在燃料电池工程师脑中将仍是大的问题。Lancaster说：测试工作表明，在一些方面还有许多附加的工作要做。他进一步指出，对于燃料电池而言，现在还没有研发出合适的氢传感器。

　　存在的问题是多方面的，产品nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播、质量和耐用性等都还存在着问题。Lancaster说：你不可能买这些燃料电池，它们不能很好的工作，它们不能在有水的条件下工作。当燃料电池系统在潮湿的空气中工作时，那是有问题。如果某个生产商能开发出性能可靠、耐用的氢传感器，并且能大批量生产，他一定能吸引很多用户。

　　在过去一年里还没有给出答案的关键问题是：哪一种燃料r什么时候f.氢燃料能够直接应用于燃料电池是有很多优点的，他没有污染，不会产生温室气体。但车载储氢装置和加氢的基础设施是遇到的主要障碍。

　　甲醇被认为是燃料电池在过渡期的一种潜在的代用燃料，因为甲醇是液体燃料，他可以利用现有的燃料基础设施。

　　同时，由于甲醇的密度大，车载储存将不成为问题。但如果使用甲醇，则需要增加一个车载成份转化装置。这会增加汽车的生产成本和复杂程度。甲醇有毒，需要进行特别处理。

　　同样，使用甲醇是会产生温室气体的。

　　ShellHydrogenBV公司负责外事与交流的部门经理ChrisdeKoning说：“我们认为社会负担不起过渡时期的基础设施建设，进行基础设施建设要耗巨资，如果你说氢气将进入最后阶段，那么提出过渡阶段基础设施建设是不明智的。

　　作为一种代用燃料，经过特殊调配的汽油可以应用于改造过的汽车上，而且可以利用现存的不需进行太多改进的基础设施。但汽油很难进行成份改造的。使用成份转化装置会增加成本和复杂性。众所周知，汽油还会产生污染。

　　nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播汽油的能源公司现在都希望看到研发出来的成份转化装置耐用，并且能够承受汽油中一些麻烦的成分。ExxonMobil公司负责美国东北部公共事务的经理BarryWood说：面对的难题关系到成份转化装置是否能够在汽车用于处理器中，又能用在内燃机中。为了达到这一目的，燃料电池将需要能够忍受一定程度的含硫量、芳香族化合物及其它汽油成分。

　　合成汽油不含硫及其它会对燃料电池产生污染的污染物，与甲醇体积相同的合成汽油，其携氢量是甲醇的两倍，尽管合成汽油的价格昂贵而且必须进行进一步的改进。目前，合成汽油的研发工作进展的很快。

　　有被考虑作为燃料电池的燃料。但是现在，这种燃料比燃料电池更快地投入了市场。

　　每一种潜在的燃料都有支持者竭力夸大其优点，极小化其缺点。其结果是在一定时间内对于特定的燃料的性能不能形成统一的观点。在短时期内，大家似乎有一个统一的观点：气态氢是最好的方法。这是因为现在这种方法切实可行，而且最早的轿车都采用集中添加燃料的方式。在这种情况下，基础设施问题显得并不很重要。

　　从长远看，由于清洁且效率高，用氢做燃料是首选方法。

　　问题是在补充氢的基础设施建立之前应该怎么做。

　　加州燃料电池合营公司主席FerdinandPanik说，“大部分公司现在正致力于研究带有甲醇、清洁汽油或乙醇燃料成份处理器的轿车。如果氢燃料不能满足预期的期望，或者只限于在车队中应用，则作为氢的替代途径的这些措施的研究工作将是可行的和具有吸引力的。

　　生产商如果能成功开发出好的储氢装置和好的汽油或甲醇成份转换器，这将使目前处于平衡的争论发生倾斜。但是即便是这样，燃料领域现在仍然存在有许多问题有待着去解决。