研究概況

據(jù)最新統(tǒng)計迄今為止推出的燃料電池汽車中，壓縮氫氣最受關(guān)注,這主要是因為這種車型的燃料供給在技術(shù)性上最為簡單可行。各公司出產(chǎn)的FCV(燃料電池車)從續(xù)駛里程、最大時速，到燃油經(jīng)濟性，乃至儲氫的壓力等方面，都取得了較大進展。

目前日本、韓國和美國等發(fā)達國家都將大型燃料電池的開發(fā)作為重點研究項目，企業(yè)界也紛紛斥以巨資，從事燃料電池技術(shù)的研究與開發(fā)，現(xiàn)在已取了許多重要成果，使得燃料電池即將取代傳統(tǒng)發(fā)電機及內(nèi)燃機而廣泛應(yīng)用于發(fā)電及汽車上。

研究現(xiàn)狀

對于國內(nèi)而言氫燃料內(nèi)燃機的研究比較滯后。直到上世紀80年代，才涌現(xiàn)出了以浙大、天大等著名高等院校為主要代表的對氫內(nèi)燃機的探索研究，而且研究工作主要針對的是混合燃料發(fā)動機，氫燃料通常作為輔助燃料與汽油、柴油等傳統(tǒng)燃料混合燃燒；

總的來說我國對氫發(fā)動機的研究起步較晚，在關(guān)乎氫燃料發(fā)動機發(fā)展的眾多關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域仍然處于空白階段或是剛剛起步的階段，如較大規(guī)模的制造氫能源、發(fā)動機增壓技術(shù)、氫氣的供給系統(tǒng)與系統(tǒng)的安全、發(fā)動機控制策略、污染物排放控制技術(shù)、綜合電子控制管理系統(tǒng)等等都存在不足。在研究的內(nèi)容方面，絕大多數(shù)只是高等院校的理論性探索研究，在核心技術(shù)方面差距仍較大，整體的技術(shù)水平不高。

國際產(chǎn)品應(yīng)用

英國政府將大力發(fā)展氫燃料電池汽車，計劃在2030年之前使英國氫燃料電池車保有量達到160萬輛，并在2050年之前使其市場占有率達到30%～50%。政府將從2015年起實現(xiàn)氫燃料電池汽車本土化生產(chǎn)，并自行研發(fā)相關(guān)技術(shù)，另外還將建設(shè)氫燃料補給站。目前從今年起的一段時間內(nèi)，現(xiàn)代、豐田、戴姆勒克萊斯勒、本田等公司都將在荷蘭市場推出氫能源汽車。

荷蘭政府稱將起帶頭作用，將全球氫能源汽車的發(fā)展推上新的階段。

國內(nèi)產(chǎn)品應(yīng)用

2008年我國自主研制的基于大眾帕薩特車型，通過改制和集成最新一代燃料電池轎車動力系統(tǒng)平臺氫燃料電池轎車在同濟大學(xué)新能源汽車工程中心舉行赴京發(fā)車儀式，并在奧運會期間投入運營。這20輛燃料電池汽車以氫氣為能源，經(jīng)氫氧化學(xué)反應(yīng)生成水，從而真正實現(xiàn)零污染。

北京奧運會和上海世博會上使用氫燃料電池車都展示了我國在氫燃料電池車開發(fā)應(yīng)用上的實力和進步，但我國氫燃料電池的研究水平與歐美一些發(fā)達國家相比，尚有一定差距，主要表現(xiàn)在我國氫燃料電池轎車車重200多千克，價格貴5倍以上。而且氫燃料電池車仍然處于技術(shù)驗證與特定考核試驗考核階段。

產(chǎn)品組成

氫燃料電池車主要由高壓儲氣罐、氫燃料電池堆棧、燃料電池升壓器、動力蓄電池組、驅(qū)動電動機和動力控制單元等組成。

工作原理

在燃料電池堆棧里，進行著氫與氧相結(jié)合的反應(yīng)，其過程中存在電荷轉(zhuǎn)移，從而產(chǎn)生電流。與此同時氫與氧化學(xué)反應(yīng)后正好生成水。

燃料電池堆棧作為一個化學(xué)反應(yīng)池，其最為關(guān)鍵的技術(shù)核心為“質(zhì)子交換薄膜”。在這層薄膜的兩側(cè)緊貼著催化劑層，將氫氣分解為帶電離子狀態(tài)，因為氫分子體積小，攜帶電子的氫可以透過薄膜的微小孔洞游離到對面去，但是在攜帶電子的氫穿越這層薄膜孔洞的過程中，電子被從分子上剝離，只留下帶正電的氫質(zhì)子通過薄膜到達另一端。氫質(zhì)子被吸引到薄膜另一側(cè)的電極與氧分子結(jié)合。薄膜兩側(cè)的電極板將氫氣拆分成氫離子正電和電子、將氧氣拆分成氧原子以捕獲電子變?yōu)檠蹼x子（負電），電子在電極板之間形成電流，2個氫離子和1個氧離子結(jié)合成為水，水成為了該反應(yīng)過程中的唯一“廢料”。從本質(zhì)來講整個運行過程就是發(fā)電過程。隨著氧化反應(yīng)的進行，電子不斷發(fā)生轉(zhuǎn)移就形成了驅(qū)動汽車所需的電流。

產(chǎn)品優(yōu)勢

節(jié)能環(huán)保性能優(yōu)越

縱觀氫燃料電池整個運行過程中，除了消耗氧氣和空氣之外，沒有其他的能源消耗，沒有加油也沒有充電，節(jié)能性能毋庸置疑。同時，氫燃料電池堆棧在生產(chǎn)電能的過程中只產(chǎn)生水，因此其最大的優(yōu)勢就是真正的實現(xiàn)了“零排放”目標。

容易實現(xiàn)

燃氫發(fā)動機的實用化相對容易實現(xiàn)，傳統(tǒng)內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)只需稍加的改動就可以燃用氫氣，而且可以充分利用全球現(xiàn)存的車用發(fā)動機生產(chǎn)線路和配套設(shè)施，因此是目前車用發(fā)動機氫能應(yīng)用解決方案中最具經(jīng)濟性和使用最廣泛的。此外，氫內(nèi)燃機對氫燃料純度的要求也沒有燃料電池那么苛刻，并且在內(nèi)燃機應(yīng)用方面，傳統(tǒng)的汽車廠商已經(jīng)擁有了大量的經(jīng)驗。

燃料補充時間與燃油車相當(dāng)

氫燃料電池車加注氫氣的過程非常快速便捷，專用的加氫設(shè)備僅需3分鐘即可充滿氫原料，相對于純電動車超長的充電等待時間而言，其優(yōu)勢是顯而易見的。

性能叫板燃油車

奧迪A7Sportbackh-tronquattro作為一款氫燃料電池車，前后軸各配備了一臺最大輸出功率85Kw，最大扭矩270Nm的電動機，總功率達170Kw，更提供了高達540Nm的扭矩。該車0-100Km加速7.9秒，最高時速180Km/h，可與汽油車媲美。

應(yīng)用前景

氫燃料電池的優(yōu)點是令人難以想象的,如果使純氫氣,它的生產(chǎn)產(chǎn)物只有水,無污染、無噪聲、效率高、響應(yīng)性好等。氫燃料電池不但在汽車上可作為汽車的綠色動力源,而且在工業(yè)上也可作為一個大型氫燃料發(fā)電站,前景是不言而喻的。整個氫能系統(tǒng)技術(shù)中的燃料電池,被加拿大著名科學(xué)家斯科特比喻為能源系統(tǒng)的“芯片”,即能源供應(yīng)中起著重要的關(guān)鍵作用,它進而延伸至整個國民經(jīng)濟和社會發(fā)展,以及人民生活中起著不可或缺的重要作用。