燃料电池汽车未来实现规模化要解决的四大问题

智电汽车

燃料电池汽车(FCV),未来将与锂电池纯电动汽车(BEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)一样逐渐实现普及。但现阶段仍然存在成本、耐久性、低温启动以及基础设施建设等问题。

一、 新能源汽车特性对比及应用分级

以目前各类型新能源汽车在续航里程、耐久性及基础设施建设现状的差异(表1)。

1.在能量补给时间、续航里程FCV全面领先BEV,最接近普通燃油车

2.在基础设施建设及能源利用多样性方面,与BEV相比存在不足。

3. 寒性、耐久性方面,有待提高,单车价格依然偏高。

图1 各类新能源汽车应用分级

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在其应用上将逐渐分级(图1)。BEV应用于主要应用于短途、微小型车辆。PHEV纯电动模式应用于上下班等短途,混合动力模式应用于中长途,车型为中大型及SUV。FCV受加氢站普及度限制,应用于中长途的市内近郊,车型为中大型。

表1 各类新能源汽车特性对比分析

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二、 FCV燃料电池系统成本分析

FCV电池系统中燃料电池成本超过一半。燃料电池系统的核心关键燃料电池、空气供给系统以及冷却系统成本占比最大,分别为61%、15%、7%。

图2 FCV燃料电池系统成本分析

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数据源:日本NEDO资料

燃料电池中电极触媒成本超过一半。电极触媒、气体扩散层、电解质膜及隔膜等四大核心件为成本占比分别为53%、13%、10%、11%。

图3 FCV燃料电池单体成本分析

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数据源:日本NEDO资料

三、 燃料电池面临主要问题

FCV电池面临成本、耐久性及低温启动三大问题。如图4所示,成本问题可以从结构简化、零部件通用、材料以及制造工艺方面改进等方面解决(见图4)。据预测,随着FCV的技术升级及规模化应用,2010-15年内其成本将降至目前的50%以下。耐久性问题,主要集中在催化剂、质子膜及电极的材料及制备技术层面。低温启动通过对含水量及温度控制,以及采用低温扫气及电池堆快速提温,目前已经得到大幅改善。

图4 FCV三大问题及解决方案

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总之,FCV可适应于中大型车以及中长距离的行驶,但存在成本、耐久性以及低温启动以及基础设施建设等问题。随着,规模化应用及技术加速突破,FCV的问题有望得到快速解决。

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