betway最新网站為(wei) 了向廣大公交客運用戶科普關(guan) 於(yu) 氫燃料電池汽車的研發原理和應用經驗，特意聯絡到了北京億(yi) 華通副總經理戴威，請他結合理論和實踐，為(wei) 廣大用戶讀者做氫燃料電池汽車的基礎知識介紹：

　　中學都學過電解水的逆反應

　　正如電動車的出現先於(yu) 內(nei) 燃機(詳見電動車的前世今生)，氫燃料電池其實出現的也很早，英國人Grove早在1839年就發明了燃料電池。我們(men) 中學物理化學課上都學過電解水的實驗，兩(liang) 根鉑電極插入水中，通上電，一邊生成氫氣，一邊生成氧氣。燃料電池就相當於(yu) 是電解水的逆反應，即氧氣和氫氣發生電化學反應，生成水、電和熱。這是一個(ge) 電化學反應過程而不是燃燒。

　　說起來簡單，其實現代氫燃料電池的研發技術含量非常高，並不是一個(ge) 簡單的放電或者充電的一個(ge) 過程。燃料電池是一個(ge) 多相多尺度動態複雜係統，涉及到氣相、液相、固相，多尺度從(cong) 催化劑的納米尺度，到擴散層的微米尺度，到雙極板的宏觀尺度，燃料電池中溫度、濕度、壓力、流量、電流等各因素始終處於(yu) 一個(ge) 動態的平衡，各因素之間又相互關(guan) 聯，牽一發而動全身，是非常複雜的係統。

　　以質子交換膜燃料電池為(wei) 例，一個(ge) 燃料電池單電池最中間的是質子交換膜，質子交換膜外觀類似保鮮膜差不多，是非常透明非常薄的有機膜。貴金屬催化劑是納米級的小顆粒，附著在載體(ti) 上，看起來像黑色的料漿。催化劑塗在膜的兩(liang) 邊就叫CCM(Catalyst Coated Membrane)，CCM兩(liang) 邊加上碳紙，碳紙是碳纖維製成的多孔介質材料。把擴散層加到CCM兩(liang) 邊組合成膜電極，膜電極四周有加強邊，起到增強密封的作用。兩(liang) 塊雙極板夾膜電極形成一個(ge) 三明治結構的單電池，很多單電池疊起來叫電堆。

　　據betway最新网站了解，質子交換膜燃料電池電堆通常用空氣冷卻(簡稱空冷)或者液體(ti) 冷卻(水冷)。空冷電堆空氣流道很寬，空氣既作為(wei) 燃料的供應又作為(wei) 冷卻介質，因此空冷電堆體(ti) 積相對較大。空冷的電堆因為(wei) 通過空氣的流動實現散熱，所以通常功率不可能做到很高。從(cong) 經驗上來說，五千瓦是空冷電堆的上限，一般超過上限時就要用水冷電堆。

　　燃料電池汽車是汽車工業(ye) 發展的必然趨勢

　　提高效率是任何技術發展的必然方向，實際上從(cong) 內(nei) 燃機到混合動力到純電動到燃料電池，走的正是提高效率的過程。

　　因為(wei) 汽車內(nei) 燃機的效率受到熱機卡諾循環的極限限製，約為(wei) 40%左右，這是物理極限，要想突破這個(ge) 物理極限隻能采用別的模式，例如像純電動汽車，或者燃料電池汽車。

　　(作者注：此圖油井效率有誤，不是100%)

　　根據上圖Toyota(豐(feng) 田)提供的計算數據，比較了不同技術從(cong) 油井到車輪的綜合效率。

　　通常在汽油開采的環節效率是比較高的，但由於(yu) 內(nei) 燃機在車上的轉換效率較低，所以綜合效率相對比較低。電動車的在車上的轉化效率較高大概為(wei) 85%左右，但發電過程中發電廠的效率較低，綜合效率跟混合動力相差不大。真正的效率突破是燃料電池。氫燃料電池在製氫環節可以達到67%的效率，而且在車上其能量利用效率也比較高，因為(wei) 這是電化學反應，不是燃燒反應，所以效率可以達到55%，整體(ti) 效率超過其他技術。這也就是為(wei) 什麽(me) 汽車的電動化和燃料電池汽車的發展一定是會(hui) 是世界汽車工業(ye) 發展的方向。

　　燃料電池與(yu) 動力電池的互補關(guan) 係

　　燃料電池和動力電池是有著本質區別的：與(yu) 發動機很類似，燃料電池是一個(ge) 發電機，是一個(ge) 能量轉換裝置;動力電池是一個(ge) 能量儲(chu) 存裝置，是一個(ge) 蓄電池。這種本質上的技術差異，就造成他們(men) 在應用領域有不同的優(you) 缺點。

　　如上圖所見，根據各自的技術特色，在實際應用當中，氫燃料電池汽車和電動車是一種優(you) 勢互補關(guan) 係。

　　在短途輕載的應用領域，電動車應用於(yu) 城市內(nei) 日常外出時，充電和裏程都完全可以滿足客戶的一般需求。但是在長途和中重載的領域，氫燃料電池汽車有非常明顯的優(you) 勢。首先，氫燃料電池汽加注的時間短，小車加注3到5分鍾，大車加注10到15分鍾，另外它的續駛裏程長，一次加注小車可以行駛500公裏，大車行駛300公裏。由於(yu) 氫燃料電池本身是發熱量較大，可以給車內(nei) 供暖，沒有電動車冬天體(ti) 驗比較差的問題。

　　從(cong) 燃料消耗成本上來看，電動車比燃油和氫燃料都便宜，當氫燃料成本降到35塊錢/公斤左右時，才有可能與(yu) 目前柴油車的燃料成本持平，如果能低於(yu) 這個(ge) 價(jia) 格，燃料電池汽車跟柴油車相比就有了運營成本的優(you) 勢，更能支持燃料電池汽車可持續推廣，，這也是氫燃料電池汽車推廣過程中不可回避的一個(ge) 問題。

　　電動車還有一個(ge) 潛在的問題在於(yu) 充電速度和續駛裏程間的矛盾，客戶的基本需求是充電快跑得遠，由於(yu) 電池是一個(ge) 能量儲(chu) 存裝置，唯一的解決(jue) 方案是超大功率充電，單個(ge) 充電樁可達數百千瓦。當電動汽車大批量應用，例如10萬(wan) 輛汽車同時快速充電的時候，現有的電網難以負荷，可能需要重建。這是動力電池作為(wei) 能量儲(chu) 存裝置的天性所決(jue) 定它會(hui) 遇到天花板的問題，這也是電動汽車發展未來可能遇到的瓶頸問題。

　　國外氫燃料汽車應用情況

　　目前國外氫燃料電池汽車日本走的比較靠前。從(cong) 氫燃料電池發動機的技術路線來看，以本田為(wei) 代表的燃料電池乘用車的發動機注重追求高功率密度。因為(wei) 轎車空間有限，必須用金屬板、高壓力才能夠有足夠的空間放置發動機，美國DOE的壽命指標是5000小時。

　　相形之下，以美國US Hybrid公司為(wei) 代表的客車燃料電池發動機功率密度較低，因為(wei) 商用車空間足夠大，對體(ti) 積功率密度、重量功率密度要求比較低，可以用石墨板和低壓，壽命相對比較長，美國DOE對燃料電池客車的壽命目標是兩(liang) 萬(wan) 五千小時。

　　多人對燃料電池技術是否成熟還有顧慮，從(cong) 技術上來說，燃料電池技術在公交車的應用已經得到驗證，下圖是美國目前正在示範運行的燃料電池客車的情況。

　　據betway最新网站了解，業(ye) 界用來衡量車輛可靠性的一個(ge) 重要指標叫平均故障裏程。從(cong) 美國燃料電池客車實際運營的情況來看，燃料電池客車的平均故障裏程的指標已經非常接近DOE終極指標，其可靠性也高於(yu) 整車的可靠性。

　　中國氫燃料汽車商業(ye) 化的前景

　　目前電動汽車用戶的的最大痛點是充電時間長、裏程焦慮和冬季車內(nei) 空調問題，而燃料電池汽車恰恰能解決(jue) 這三個(ge) 客戶痛點。

　　從(cong) 全球來看，中國才是最適合發展燃料電池的汽車市場，首先，中國的霧霾之痛已經影響到了每一個(ge) 人，而汽車尾氣排放是造成霧霾問題的主要因素之一，零排放汽車是必然的發展方向。其次，中國betway在线官网汽車是一個(ge) 政策驅動的市場，政府補貼的強勢驅動能緩解燃料電池汽車在早期推廣時高額成本的問題;第三，燃料電池汽車的發展站在中國全球電動汽車第一這個(ge) 巨人肩膀上的，大大節省了電動車零部件開發的成本。

　　據betway最新网站了解，我國的棄風、棄光、棄水現象比較嚴(yan) 重，工業(ye) 副產(chan) 品氫氣特別豐(feng) 富，利用廢棄的可再生能源製氫或者工業(ye) 副產(chan) 品氫氣提純，足以能夠滿足燃料電池汽車大規模的使用。我國跟國外比起來，低成本的氫氣來源有非常大的優(you) 勢，而我們(men) 的氫燃料汽車的市場容量和需求也非常廣闊，這些都是我國獨特的氫燃料電池汽車市場化發展的基石和優(you) 勢，也是中國氫燃料電池汽車未來發展的強有力保障。