燃料电池在大规模产业化之前,已经有很长的发展历史。1839年格罗夫发明了第一个燃料电池,该电池的原理:把封有铂电极的玻璃管浸在稀硫酸中,先经电解产生氢和氧,接着连接外部负载,这样氢和氧就发生电池反应,产生电流,如图1-2-8所示。
图1-2-8 格罗夫电池
格罗夫当时就预见到,如果氢气可以被煤、木材和其他易燃材料所替代,燃料电池就可以作为一种商业化的电源。但直到19世纪30年代末,培根研究的培根电池(图1-2-9)才使燃料电池由实验走向实用,并于19世纪60年代早期第一个应用于太空计划——其改进后被作为阿波罗登月计划的宇宙飞船用电池。
图1-2-9 培根电池
近几十年来,随着环境、能源问题的日趋严重以及制氢技术的进步,燃料电池又获得了重视。2002年时任美国总统布什制定了《自由汽车计划》,研究应用燃料电池汽车产业化问题,为FCEV的不断探索积累了不少经验和教训;2003年美国提议成立“国际氢能经济和燃料电池伙伴计划委员会(IPHE)”;2004年5月第二届IPHE指导委员会议在北京人民大会堂召开;2007年美国通用汽车公司和加拿大巴拉德燃料电池公司在雪佛兰Equinox轿车上安装燃料电池进行试运行,同年欧盟提出《欧洲清洁城市运输工程(CUTE)》,拟在阿姆斯特丹、伦敦、卢森堡、马德里、斯德哥尔摩等城市开展燃料电池公共汽车示范运行;2011年德国戴姆勒·奔驰汽车公司开展了FCEV全球巡展演示;2014年欧盟发布“地平线2020计划”,指出到2020年,燃料电池车辆应用要达到20万辆,加氢站1000座,氢气50%以上来自非石化能源,成本下降90%;2016年5月,亚洲氢能燃料电池技术与装备展览会在上海召开,特别关注制氢和燃料电池装备,对发展FCEV具有很好的助推作用。
国际汽车界人士认为2015年是FCEV元年,这主要是以日本丰田的“未来(Mirai)”(图1-2-10)正式进入初期商业化运作为标志而提出的,Mirai功率113kW,输出转矩335N·m,相当于2.0L发动机轿车水平,续驶里程500km。
与此同时,本田、三菱、马自达等公司也都推出各具特色的FCEV,本田的ClarityFCEV续驶里程已达589km。日本通产省公布《燃料电池汽车战略路线图和氢能社会白皮书》,提出到2025年实现200万辆的目标,2030年加氢站达1800座,质量、成本和配套设施得到改善,形成规模化产能并走向市场。(www.xing528.com)
图1-2-10 未来(Mirai)
中国也是十分重视和积极发展FCEV的国家。2014年1月,中国燃料电池汽车技术创新战略联盟在上海成立,同济大学、清华大学、武汉理工大学、重庆大学参与,一汽、东风、上汽、长安、奇瑞等整车及零部件企业参与,燃料电池及其附属企业也参与,目的是加紧实行产、学、研联合,更好地攻克核心技术,加强FCEV产业更好更快地发展。2017年4月,《汽车产业中长期发展规划》进一步强化了FCEV的战略地位,并提出3个时间节点要求:2020年在特定地区的公共服务车辆领域进行小规模示范应用;2025年私人乘用车和公共服务用车领域批量应用,不低于1万辆;2030年在私人乘用车、大型商用车领域进行规模化推广,不低于10万辆,这将极大地推动燃料电池技术的开发和应用。在企业层面,我国第一辆FCEV于1999年12月在清华大学试验成功。2001年12月美国通用汽车公司和上汽集团合资的泛亚汽车技术中心研制出“凤凰”FCEV。2014年上海荣威950第四代FCEV(图1-2-11)产出,续驶里程400km。
图1-2-11 荣威950燃料电池汽车
宇通客车公司是首家推出燃料电池客车的企业,2014年9辆,2016年100辆,2020年计划4000辆,宇通第四代燃料电池客车续驶里程600km,成本下降50%,加氢10min。北汽福田汽车公司也推出“欧辉”牌燃料电池客车(图1-2-12),并送至广州和佛山地区进行示范运行。东风汽车公司第一款EQ5080型燃料电池厢式运输车已问世,续驶里程305km。据统计,到目前为止,我国共研发试制出200多款燃料电池汽车,并在各个时间段进行示范运行。
图1-2-12 福田“欧辉”燃料电池客车
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