分析燃料动力电池的技术趋势

道路运输零排放解决方法-燃料动力电池

2019年六月九日,万钢,前部长科技、现在的副主席,我国人民政治协商会议(政协)和我国科学技术协会主席,在一次采访中说,我国作为世界上最大的汽车商场,准备承担氢燃料动力电池汽车就像没有了纯电动汽车。是时候考虑建立一个氢社会了，他说。我们要在燃料动力电池的方向上更进一步。

什么是燃料动力电池?

燃料动力电池是一种能量转换装置。与锂离子电池等储能设备不同，燃料动力电池电堆可以通过电化学反应直接将载氢转化为电能。另一方面，锂离子电池要长时间的充电来储存能量，在行驶过程中要放电来驱动车辆。因此，燃料动力电池汽车的续航里程取决于车上的燃料量，也就是氢储存箱里能储存多少氢，就像传统的柴油机车相同。此外，燃料动力电池汽车有一个小电池组，用于存储燃料动力电池电池出现的剩余电力，以及从汽车制动中回收的能量，并在必要时与燃料动力电池一起为汽车供应动力。因此，与锂离子电池相比，燃料动力电池在长距离使用方面具有优势。

燃料动力电池的技术趋势

随着2014年丰田燃料动力电池Mirai的高调推出，全球燃料动力电池行业进入了一个新时代。丰田使用的钛合金双极板将燃料动力电池堆的功率密度提高到3.1kw/L，并将达到4.0kw/L。更高的功率密度使堆栈更小，更紧凑，更容易安装。然而，金属板易腐蚀的特性导致更高的材料和表面处理成本。但随着技术的日益成熟和产值的新增，金属双极板有很大的降低成本的空间。

在催化剂方面，铂仍然是燃料动力电池电化学反应催化剂的重要成分。目前，Pt的行业水平约为0.5~0.7g/kW，而丰田Mirai反应器仍处于领先水平，Pt的消耗量约为0.3g/kW。随着新型铂合金催化剂和碳纳米线等催化剂载体的发展，铂的用量进一步下降，可能达到当时柴油后处理系统所用铂的水平。据统计,美国能源部(DoE),基于材料成本在2016年,当燃料动力电池的生产价值达到100000台/年,占大约40%的电催化剂反应堆成本,所以Pt消费的减少将大大降低反应堆电力成本。

作为氢系统,它已基本覆盖70mpa氢气储罐和氢气循环泵用于回收排放氢,这一方面提高了系统的燃油经济性,另一方面,它也有效地使用水从阴极一侧的电动反应堆。在空气系统方面，由于运行压力的新增有助于提高电抗器的性能，因此对空气压缩机的要求越来越高。无油、高压比、大流量、高效率已成为燃料动力电池空压机发展的基本要求。典型类型的空气压缩机包括根、螺杆、涡轮和涡流。两级电子涡轮增压器与空气轴承配合使用，结构紧凑、压比高、噪声低，深受市场欢迎。

在车辆使用方面，商用车包括卡车和城市公交车，由于有足够的放置空间，它们更容易进行燃料动力电池系统集成和储氢罐的放置。更多的氢可以进一步提高燃料动力电池汽车在长途旅行中的优势。另外，一般加氢时间为5-10分钟，更适合长途运输。与纯电动汽车相比，燃料动力电池汽车由于行驶距离远、加油时间短，在道路运输方面具有纯电动汽车无法比拟的优势。目前，商用车辆使用的燃料动力电池仍重要是石墨板电抗器。先进的制造工艺保证了反应堆的可靠性和耐用性，同时也降低了主发动机厂的采购成本。此外，燃料动力电池系统的模块化降低了大规模生产的成本。