鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：250次 | 2023年09月07日
燃料動力鋰電池汽車--將來“氫經(jīng)濟(jì)”的動力
早在19世紀(jì)法國科幻小說鼻祖凡爾納的小說中，預(yù)想家們就預(yù)言，有朝一日社會將通過以氫為基礎(chǔ)的能源而被徹底改造。這種重量很輕的氣體是宇宙中最豐富的元素，它能夠從水中制成；它稀奇地潔凈；燃燒時排放出基本上是清新的蒸汽。當(dāng)被輸人到出現(xiàn)電力的燃料動力鋰電池中時，它供應(yīng)空前的效率一這些電化學(xué)反應(yīng)堆從燃料中所攝取的有用能量高達(dá)內(nèi)燃機(jī)的兩倍。
當(dāng)人類步人21世紀(jì)，開始面對著巨大的能源壓力。傳統(tǒng)的能源（緊要是不可再生的化石燃料）正日趨枯竭，過度依靠石油進(jìn)口引起地緣政治不穩(wěn)定而且化石燃料燃燒后排放的廢氣造成嚴(yán)重的空氣污染，甚至加速氣候變化，因此要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會的可繼續(xù)發(fā)展，尋找新的替代能源迫在眉睫。氫能作為最潔凈、高效的新能源，已經(jīng)引起全世界的廣泛關(guān)注。
燃料動力鋰電池（FC）技術(shù)的突飛猛進(jìn)使得氫能的夢想在21世紀(jì)開始變成實(shí)際。近年來，以氫為動力的燃料動力鋰電池汽車（FCV）得到了世界各國政府和公司的高度重視，并且取得了重大進(jìn)展，預(yù)計在將來的5--10年內(nèi)FCV將正式進(jìn)人市場，以加氫站、輸氫管道建設(shè)為標(biāo)志的“氫經(jīng)濟(jì)”初露端倪。
1、燃料動力鋰電池技概群汽車上的使用
FC是一種將儲存在燃料（氫）和氧化劑（氧）中的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)筆直轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其過程不涉及燃燒，無機(jī)械損耗，能量轉(zhuǎn)化率可高達(dá)80％，產(chǎn)物僅為電、熱和水蒸氣；而且FC運(yùn)行平穩(wěn)，無振動和噪音，所以被認(rèn)為是21世紀(jì)的綠色能源。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
FC技術(shù)在汽車上的使用給汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了革命性的沖破，同時也推動了自身的發(fā)展。FC可以用作汽車的（輔助）動力電源，也可以用作輔助電源（ApU）。
事實(shí)上，人們考慮更多的是FC電動汽車（FCEV），它不同于傳統(tǒng)汽車，其動力來自FC，而不是內(nèi)燃機(jī)，可以減少燃料消耗，出現(xiàn)更少的污染物排放，當(dāng)以氫作燃料時，能真正實(shí)現(xiàn)汽車的“零排放”，因此更符合人們的經(jīng)濟(jì)環(huán)保觀念。此外，在能量耗盡后，F(xiàn)CEV不像傳統(tǒng)的蓄電池電動汽車（bEV）那樣要長時間充電，而只需補(bǔ)充燃料即可持續(xù)工作，這一點(diǎn)對汽車駕駛者來說尤為方便。
目前開發(fā)的FCEV緊要用兩種類型：純?nèi)剂蟿恿︿囯姵貏恿嚭腿剂蟿恿︿囯姵匾恍铍姵鼗旌蟿恿?。純?nèi)剂蟿恿︿囯姵貏恿嚥捎么蠊β实腇C堆棧，以確保在沒有后備蓄電池的情況下能供應(yīng)啟動、瞬時加速的動力；而燃料動力鋰電池--蓄電池混合動力車以蓄電池為主動力，小功率的燃料動力鋰電池用作續(xù)程器。
當(dāng)FC用作ApU時，汽車使用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動，部分燃料通過FC更加有效地轉(zhuǎn)化為電能，它可以為汽車輔助設(shè)備供應(yīng)足夠的功率，使汽車變得更舒適、更環(huán)保、更安全。
汽車用FC研究最多、最成功的是質(zhì)子交換膜燃料動力鋰電池(pEMFC)。pEMFC作為第五代FC，由于具有能量轉(zhuǎn)化率高、低溫啟動、無電解質(zhì)泄漏等特點(diǎn)，被公認(rèn)為最有希望成為電動汽車的理想動力源。但是由于pEMFC需采用貴金屬pt作為電極催化劑，不僅提高了成本；而且限制了燃料只能采用純氫，因?yàn)槿剂现械奈⒘緾O也可導(dǎo)致pt中毒。有關(guān)甲醇、汽油等燃料，非得經(jīng)過重整純化，從而新增了系統(tǒng)的復(fù)雜性。近年來，pEMFC技術(shù)取得了重大沖破，燃料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)重整，使得系統(tǒng)體積大為減少，有望進(jìn)一步“減負(fù)”；更緊要的是催化劑中pt載量大為降低，成本問題有望得到處理，相信pEMFC汽車在不久的未來能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備
在pEMFC的基礎(chǔ)上，以甲醇代替純氫筆直作為燃料，可以大為簡化系統(tǒng)，這種pEMFC稱為筆直甲醇燃料動力鋰電池（DMFC）。DMFC具有體積小、重量輕、燃料來源豐富、價格便宜、儲存攜帶方便等優(yōu)勢，是理想的汽車動力源。有關(guān)DMFC而言，甲醇的陽極氧化遲鈍及甲醇通過Nafion膜（全氟磺酸膜）的滲透所引起的陽極性能衰減是限制DMFC發(fā)展的緊要問題。目前許多研究人員正在開發(fā)新的替代Nafion膜的聚合物膜，也取得了很大的進(jìn)展。提高甲醇氧化的催化劑活性，減少貴金屬用量也是DMFC技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵。專家們認(rèn)為這項技術(shù)距離實(shí)用化至少還需7年時間。盡管如此，許多人仍把它作為FCV的首選技術(shù)進(jìn)行開發(fā)和研究。
固體氧化物燃料動力鋰電池（SOFC）是一種全陶瓷結(jié)構(gòu)FC，其能量轉(zhuǎn)化效率最高，操作方便，無腐蝕，與pEMFC相比，燃料適用面廣，不須用貴金屬催化劑，而且不存在DMFC的液體燃料滲透問題。但是SOFC受電解質(zhì)所限，須高溫（1000℃左右）工作，導(dǎo)致啟動慢，這是SOFC在汽車上使用的致命弱點(diǎn)。
隨著SOFC技術(shù)的發(fā)展，其操作溫度降至700－800℃，與燃料的重整條件接近，可以實(shí)現(xiàn)燃料的筆直內(nèi)重整，不僅降低了堆棧成本，而且簡化了熱管理，使系統(tǒng)變得更緊湊，已經(jīng)被用作汽車的ApU。最近低溫SOFC的研究取得了沖破a性進(jìn)展，采用新型低溫固體電解質(zhì)和高活性的電極材料，使工作溫度降至500℃以下，若將其再與蓄電池或超級電容器聯(lián)用，就可以用作汽車的動力源。無論是從技術(shù)還是從成本來看，低溫SOFC汽車都有希望與pEMFC汽車在將來的FCV市場上一較高下。
除了上述三種FC在汽車上有很好的使用前景，堿性燃料動力鋰電池（AFC）和磷酸燃料動力鋰電池（pAFC）這兩類最早開發(fā)的FC也被使用于汽車，目前均有相應(yīng)的樣車推出。但是在汽車上的使用并不成熟，還有大量的技術(shù)問題有待處理，所以不為人們所關(guān)注。FC技術(shù)日新月異，新的FC將綜合各種現(xiàn)有FC技術(shù)的優(yōu)勢，有望開發(fā)出性能更好、更實(shí)用的FCV。
2、燃料動力鋰電池汽車的產(chǎn)業(yè)化前景
目前FCV的產(chǎn)業(yè)化至少有三大困難要克服：
一是成本問題。由于要用到貴金屬pt，因此成本居高不下。今朝石油比氫便宜得多，但隨著石油的減少，價格上升，再加上污染環(huán)境治理的成本，氫就顯得更經(jīng)濟(jì)。此外，批量加工FC，研制新的電池材料，可以進(jìn)一步降低成本。
二是氫源問題，包括氫的制備、儲存與運(yùn)輸。地球上的氫雖然蘊(yùn)藏豐富，但是不易筆直獲得。氫通常通過電解水獲取；也可從石油、天然氣和煤等化石燃料中轉(zhuǎn)化而得。但是從長遠(yuǎn)考慮，氫非得通過可再生能源獲得，如生物能、水電、太陽能、風(fēng)能或地?zé)崮?。有關(guān)FCV來說，提取氫燃料固然緊要，但更緊要的是要怎么樣安全、有效地將氫儲存在汽車上。原則上，氫的儲存方式有3種：高壓氣態(tài)、低溫液態(tài)和固態(tài)。固態(tài)氫是用金屬及合金的氫化物吸附氫，就像海綿吸水相同，儲氫效率很高，安全性好，是目前最理想的儲氫方式。
三是加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施缺乏，這是困擾FCV產(chǎn)業(yè)化的最大障礙。倘若沒有大量方便的加氫站，
FCV不可能正式走上高速公路，但倘若沒有大量的FCV所出現(xiàn)的需求，大量的加氫站又不可能出現(xiàn)。要處理這一矛盾要政府、社會、能源公司的方方面面的參與。政府部門要從政策上、資金上給予大力支持，鼓勵社會融資和公司投資，就有可能辦好基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
倘若處理了FCV面對的緊要問題，F(xiàn)CV開始進(jìn)人千家萬戶，那么我們身邊的社會將會發(fā)生巨大的變化。那時，我們將看到過去吵鬧、污濁的高速公路上惟有清潔環(huán)保的FCV奔馳的身影。
同時，與燃料動力鋰電池相配套的工業(yè)也將迅速發(fā)展：汽車加油站將變?yōu)樗耐ò诉_(dá)的加氫網(wǎng)；煉油廠不再是熱門的汽車附屬工業(yè)，“煉”氫廠將扮演燃料加工的緊要角色。FCV將不僅是潔凈將來和新型汽車經(jīng)濟(jì)的催化劑，同時也是全球氫經(jīng)濟(jì)的發(fā)展動力。
3、結(jié)語
FCV以其零尾氣排放和對能源的獨(dú)立性，實(shí)現(xiàn)了汽車工業(yè)長期夢寐以求的目標(biāo)，并向世人展示了其良好的使用前景。我國傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，發(fā)展FCV是趕超世界汽車工業(yè)先進(jìn)水平的唯一機(jī)會。我國在FC技術(shù)開發(fā)上擁有一定的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合先進(jìn)的汽車制造技術(shù)，爭取盡快將FCV推向市場，
