燃料电池汽车产业的新能源发展战略研究
用于技术开发,并制定了相应的产业计划。各大汽车公司和相关企业、科研机构都加大了研发投入,加紧研究开发,并纷纷推出了一些具有先进技术的代表车型,其中涉及燃料电池电动汽车混合动力电动汽车以及其他生物能源汽车。尤其是自2004年年初,原油价格的一路狂飙使成品油价格随之上涨,很多汽车行业专家纷纷表示,高油价正在为更环保、更省油的新能源汽车带来一个千载难逢的发展契机,世界汽车工业有望从此加速摆脱对石油的依赖和对环境造成的严重污染,从而进入一个清洁能源时代。
3.1 燃料电池汽车
燃料电池是一种直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效( 50% ~80% ) 、环境友好地转化为电能的发电装置。燃料电池具有其他能量发生装置不可比拟的优越性:能量转换效率高;高可靠性;良好的环境效益。
燃料电池汽车所使用的燃料包括氢、甲醇、汽油和柴油。通用汽车公司已研制成功使用液氢燃料电池产生动力的零排放概念车“氢动一号”,该车加速快、操作灵活,从0 ~100 km 加速仅16 秒,最高时速可达140 km,续驰里程400 km。空气产品公司、普拉克斯公司作为领先的液氢供应商,其供氢站已经可为氢燃料电池汽车供应24 ~34 Mpa的液氢。由于氢燃料电池具有零排放等其他燃料不具备的优点,目前研究的重点主要是氢燃料电池。
与传统内燃机汽车和混合动力汽车相比,燃料电池汽车具有无污染、“零排放”、高能量效率、低噪音、良好的动力及操控系统等优点。
3.2 混合动力汽车
经过10多年的发展,混合动力系统已从原来发动机与电机离散结构向发动机电机和变速箱一体化结构发展,即集成化混合动力总成系统。混合动力汽车是传统内燃机汽车与电动汽车相结合的产物,它继承了电动汽车低排放的优点,又发挥了石油燃料高的比能量和比功率的优点,显著改善了传统内燃机汽车的排放和燃油经济性,增加了电动汽车的续驶里程,在由内燃机汽车向电动汽车的转变过程中扮演着重要的角色。
电池是混合动力汽车的关键部件之一。目前HEV电池的主流产品是镍氢电池,主要的生产厂商是日本三洋和松下公司,美国的生产厂商Eobasys,Johnson Control SAFT等公司也先后加入到镍氢电池的研发和销售。镍氢电池具有高能量、高功率、长寿命、较好的高低温性能、比较容易进行串并联组合等特点,目前大部分商业化的HEV基本都是采用镍氢电池。锂电池目前尚处于研究改进和使用阶段,其主要优势在于具有较高的比能量,可以使电池做得更小、更轻;具有较好的充放电效率和低的自放电率,可以提高电池的能量效率,具有较大的潜在降价空间。
3.3 其他能源汽车
使用醇类作为能源的汽车主要是乙醇汽车,乙醇汽车使用的燃料是乙醇汽油。乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工而成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配的替代能源。乙醇汽油可有效地改善油品的性能和质量,降低一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等主要污染物的排放,而且它对机动车的行驶性能也没有影响。
戴姆勒克莱斯勒公司推出的NECAR 5 汽车堪称是燃料电池技术的里程碑。这种燃料电池动力汽车在美国已完成了4831 km行车试验。NECAR 5是戴姆勒- 克莱斯勒公司开发的第5代燃料电池汽车,由Ballard 燃料电池驱动系统带动,该系统包括车载甲醇转化器,转化器从液体甲醇抽取氢气驱动燃料电池。在穿越美国的行车试验中,汽车每行驶48311 km,用克莱斯勒分配器配给的甲醇补加一次燃料。
生物柴油是指利用植物油和动物脂肪等可再生的资源与甲醇的进行酷交换而形成的长链脂肪酸甲脂混合物,是一种可以部分替代油柴油的新型液体燃料。目前使用的“清洁柴油”是生物柴油与普通(石油) 柴油不同比例的混合燃料。生物柴油作为汽车燃料具有可再生性、环境友好性和优良的可替代性等突出优势。
4 汽车新能源发展战略
4.1 国内外新能源汽车产业政策
从技术上来看,新能源汽车中许多类型已经成熟,完全可以进行大规模生产。但新能源汽车产业化的最大难题通常是成本,由于传统汽车经过长期发展,具有显著的规模经济和相关产业链支持,而新能源汽车在其发展初期面临着规模较小、上下游产业链不完整等因素,导致新能源汽车的成本通常都显著高于传统汽车。
美国于1975年出台《能源政策和节能法令》;1990年美国通过了《空气清洁法案》;1992年美国制定了《美国国家能源政策法案》;2005年美国国会对《美国国家能源政策法案》进行了修订;2007年美国国会相继通过了两项重要法案,即《2007能源促进和投资法案》和《2007 可再生燃料、消费者保护和能源效率法案》。除法律文件外,美国还制定了各种法规和标准来
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