解决燃料电池问题，提升有轨电车混合动力技术

燃料电池是全世界公认的未来最佳车载能源。虽然燃料电池可以采用多种燃料，但是真正起电化学反应的，仅仅是其中的氢和氧化剂中的氧，因此，氢燃料电池在氢燃料制取、储存及携带等方面，以及非氢燃料电池重整系统的效率、体积、质量大小及反应速度等方面的技术还需进一步提高。

有轨电车用燃料电池急需解决以下关键问题。

1）开发和应用燃料电池系统配件和生产工艺，大幅削减燃料电池系统生产成本。在燃料电池系统中，核心部件是燃料电池电堆，需要通过改进双极板生产工艺、降低铂载量或使用非铂催化剂、使用新型质子交换膜等方法降低电堆的成本。系统中，还包括氢气循环泵、空气压缩机、加湿器等辅助部件，这些部件在系统成本中也占据了很大的部分，由于目前这些配件还未大规模生产，成本很高，可靠性也有待提高，需要开发燃料电池系统专用配件，降低辅助系统成本。

2）研究燃料电池性能衰减机理，研究低成本、长寿命燃料电池材料及燃料电池系统优化控制方法，大幅提升燃料电池系统寿命。燃料电池的寿命取决于每个单片电池的电化学活性，这种电化学活性会在多种因素下发生性能降低：燃料电池在工作中，催化剂的形貌和微观状态会发生变化，活性降低；空气中的杂质气体也会污染催化剂表面，造成催化剂失去活性；质子交换膜会在某些基团的作用下发生腐蚀，直至膜出现穿孔而造成电堆失效；气体扩散电极的特性会随着工作时间的延长而发生变化，使电池性能发生衰减；加湿水中的杂质离子会占据质子膜中的活性位使质子传导特性降低。因此，需要更加深入地研究燃料电池性能衰减和失效的机理以解决这些衰减和失效的材料、方法等，来大幅提高寿命。(www.xing528.com)

3）采用系统模块化设计，优化系统结构，大幅提高燃料电池系统质量和体积功率密度。对于车用燃料电池发动机系统而言，需要在满足功能的情况下，将系统部件进行集成设计，提高集成度，降低体积和质量，类似汽车用汽油发动机系统，优化模块设计，完善模块功能。

4）必须开发质量轻、成本低、安全性高的车载储氢罐，提高续驶里程和车载用氢安全性。燃料电池反应所需的氧气可通过空气压缩机从空气中获取，而氢气则必须通过燃料储存系统供应。目前的储氢方法包括高压储氢、固态合金储氢、液氢等几种。高压储氢通过将氢气压缩到35～70MPa，储存在高压氢瓶中，体积能量密度和质量能量密度适中，适合交通应用。固态合金储氢的单位质量能量密度低，不适合用于燃料电池有轨电车。液氢的体积和质量能量密度都高，但需要绝热储氢罐在极低温度下储存氢气，成本高。氢气也可以通过一些液态燃料制备得到，例如甲醇重整、氨分解等工艺可以制氢。但液态燃料制氢系统体积、质量和成本都较高，不能很好满足燃料电池动态需要，因此奔驰公司经开发了数年的甲醇制氢-燃料电池汽车，由于无法将降低成本降低到可以接受的程度，最终放弃了该技术路线。从成本上看，储氢罐在燃料电池系统成本中占据了相当大的份额，铝内胆和高强度碳纤维的生产工艺都比较复杂，成本高；为降低成本，国际已使用塑料内胆储氢瓶。对于燃料电池系统应用而言，还需进一步研究储氢瓶的结构和性能，降低成本以满足应用需求。