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氢燃料电池汽车将成自主品牌第二战场

“我国企业研发的氢燃料电池的样车性能水平比较先进，可以说是国际先进水平，但比起国际上的领先者的水平还有较大差距。”全国清洁汽车行动协调领导小组专家组组长、“863”计划“节能与新能源汽车”重大项目办公室特聘专家王秉刚教授认为，“这是比较客观的评价。

“节能与新能源汽车”重大项目办公室是科技部高新司(“863”计划现代交通技术领域办公室)下辖的该项目的管理机构。

受国家超十亿元开发资金支持的刺激，目前国内汽车企业争相加入了氢燃料电池汽车研究的行列。

除了上汽、奇瑞等在“十五”期间就参与研发的企业之外，北汽福田也已加入进来。另外上汽也从氢燃料电池轿车领域进入到了客车领域。

主要短板——氢燃料电池寿命

在氢燃料电池轿车研发方面，以荣威750为基础的“上海牌”燃料电池轿车是中国研发的第四代氢燃料电池轿车，代表了目前中国最先进的水平。其氢燃料电池动力系统由上海燃料电池汽车动力系统有限公司开发。

与第三代燃料电池轿车“超越三号”相比，“上海”牌燃料电池轿车的整车动力性能更加强劲、高效。0至100公里加速度由19秒减至15秒，一次性充氢连续行驶里程从230公里延至300公里以上，最高时速从120公里升至150公里。此外，它的集成化程度更高，整车的稳定性、可靠性也得到进一步提升。

同样搭载第四代动力系统的上海大众帕萨特领驭、奇瑞东方之子最高时速都可达150公里，0～100公里的加速时间小于15秒，加注一次氢气可行驶300多公里，这些性能与国际先进水平差距不大。

此外东风汽车也进入了氢燃料电池汽车领域。2004年8月，东风汽车与武汉理工大学合作，以爱丽舍为平台，研制出氢燃料电池轿车——“楚天一号”。它搭载一个25千瓦氢燃料电池作为动力，最高时速为103公里，但续航里程较短。

氢燃料电池客车研发方面，2002年初，清华大学作为牵头单位，与东风汽车公司、北京客车总厂等五家单位组成了总体组，承担国家“十五”“863”计划燃料电池城市客车研制项目。清华大学也成立了北京清能华通科技发展有限公司作为产业化载体。

目前，国内最新的氢燃料电池客车最大速度达到90公里/小时，一次加氢最大行驶里程达到300公里，发动机输出功率达到100千瓦。这与国际领先水平相比还有较大差距。

2007年11月15日，中国燃料电池公共汽车商业化示范项目第二期启动，将为上海招标采购3～6辆适合上海城市公交工况的燃料电池公共汽车，进行为期两年的示范运行。

有关专家建议，中国已经自主研发出了燃料电池大客车，中国政府也投入了很多资金。国外的燃料电池大客车价格很高，为了促进中国政策的制定和相关标准法规的建立，建议中国的燃料电池大客车也能加入到示范运行的行列中。

在发动机、整车控制技术方面，国内的水平尽管与国际领先水平有差距，但这不是发展氢燃料电池最主要的困难。关键的问题还在于氢燃料电池和动力电池的寿命问题。

王秉刚表示，国内目前的氢燃料电池的稳定寿命还在2000小时左右，大大低于国际的七八千小时。动力电池的使用寿命不到2年时间，而日本最先进的是3至5年。

而且值得注意的是，跨国公司已经介入了国内燃料电池汽车领域。

第二途径——与跨国公司合作

2004年，上汽与通用签订了清洁能源汽车战略合作框架协议，双方达成协议:通用“氢动三号”氢燃料电池汽车从2005年第一季度开始在中国进行为期两年的示范运行。以通用汽车在2002年推出的“氢动三号”为基础，由泛亚汽车技术中心在通用汽车北美和德国工程人员的指导下进行一系列整合工作，并且泛亚汽车技术中心将负责此车日后的运行及维护。

在2001年，上汽集团与通用汽车中国公司合资组建的上海泛亚汽车技术中心，就以别克GL8为原型推出了一辆名为凤凰的燃料电池汽车。

2005年中国燃料电池公共汽车商业化示范项目竞标时，通用汽车也曾支持上汽集团参加该项目竞标，并提供当时通用汽车最先进的燃料电池驱动系统。目前，上海大众生产的领驭也有了氢燃料电池车型，而且参加了北京奥运会期间的交通服务。

前上汽副总裁汪大总曾表示，因为承担“863”计划的一些高校并不能及时抓住国际最新的技术潮流，所以上汽的氢燃料电池汽车研发并不完全依靠“863”计划，与跨国公司也有合作。

上汽有关人士没有透露双方在研发方面进行了何种合作。不过，据了解，国内企业在发动机电子控制、整车控制等技术方面，无论是传统能源，还是新能源汽车的研发，都在与跨国公司合作，比如与德国博世公司合作开发发动机电子控制技术。

梅赛德斯-奔驰混合动力大巴进驻汉堡

据悉，两辆梅赛德斯-奔驰Citaro G BlueTec Hybrid已经获得了汉堡高架公共公交交通公司的实地测试。Citaro G BlueTec Hybrid是唯一不使用柴油发动机也可运行的混合动力巴士。

目前，新巴士已经进入了内部测试阶段，其中包括在北极圈这样恶劣的环境下进行了几周的测试，都取得了非常好的成绩。

新巴士外形除了车顶有点高（用于放置电池），其他的与传统的柴油机差不多。共有46个座位，能容纳125名乘客。该巴士运行起来非常平稳，不会突然颠簸。同时，18米长的巴士配有4台电动机，运行起来非常快。

新巴士采用锂离子电池，其额定功率超过以往的电池，该电池系统拥有240千瓦的最大输出率，质量相比其他电池来说很轻，低于350公斤。

通用汽车计划2015年量产新一代燃料电池

通用汽车日前宣布正在测试全新一代为量产开发的氢燃料电池系统。新系统主要对体积和质量进行了缩减，并有效地降低了制造成本，使之可与传统四缸发动机相当，计划2015年实现量产。

与目前正在测试中的雪佛兰E quinox燃料电池车上的燃料电池系统相比，新一代氢燃料电池体积缩小了一半，质量减轻了220磅，应用的铂金材料仅为1/3。作为目前全球规模最大的氢燃料电池车市场测试项目，通用汽车“车行道计划”提供超过100辆雪佛兰E quinox氢燃料电池车给消费者或商业合作伙伴进行日常使用，以对车的性能进行测试，从而收集车辆数据和消费者的反馈。

该项目自2007年启动以来，在短短数月之内就收到了超过六万余名志愿者的参与申请，目前全部测试车辆全球累计行驶距离已经超过了200万公里。

汽车电池产能面临过剩以及投资风险

近日，罗兰·贝格国际管理咨询公司发布了汽车电池行业的研究报告，指出未来汽车电池厂商将面临产能过剩风险。“锂离子电池生产商现在备受追捧，但预计在未来5～7年将出现大规模的兼并。”这是罗兰·贝格国际管理咨询公司合伙人、可替代能源动力系统技术专家沃尔夫冈·本哈特博士(Dr.WolfgangBernhart)对这个行业的基本看法。

大部分专家都认为：在未来10年，由于电池成本大幅下降，电气化动力系统在各大汽车市场中的份额会显著增加。据一项大胆预测，到2015年，主要地区的插电式混合动力汽车(PHEV)和电动汽车(EV)将接近120万辆。目前，混合式动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车和电动汽车对锂离子电池的需求达82万“电动汽车等量 (EVequivalents)”，而2015年的装机容量将超过260万电动汽车等量。对锂离子电池的需求在2020年前会持续上升，不过300万电动汽车等量最早也要到2018年才能达到。

鉴于这些情况，计划投资将在2014—2017年导致严重的产能过剩，这在美国和日本尤为突出。根据已宣布的投资项目，2015年的产能已达到2016年预计需求量的200%。另外，投资项目还未全部公布，主要厂商还有些尚未宣布的投资项目。这将进一步加剧产能过剩，而国家补贴则会刺激产生更多投资。多数在发展中国家的投资集中在电池制造领域，而不是核心的材料研发等投入上。并且相对应的，真正能够全面满足整车厂商技术需求，具有合格一致性和规模产能、较低成本的电池供应商实际上还是非常匮乏。报告指出：“低端制造产能不断重复建设，核心研发制造技术匮乏，仿制、复制不断涌现，就是现在这些国家电池行业的现状。”

另外，这个行业还需投入大量的研发和资本，从而迅速降低成本：5000万～1亿欧元用于新电池化学，3.5亿欧元用于10万个机组。“因此，在未来5～7年，仅6～8家全球电池生产商能够幸存。”本哈特说，“2015年收入的临界值约为6亿欧元”。因此，电池供应商需制定明确策略，迅速获得市场份额以赢得生存。而在此之前还有关键的一点是，投资者应意识到巨大的投资风险。正如本哈特所说：“不利因素越来越多，但若运营得当，未来的电气化动力系统仍将获利丰厚。”

GaN类半导体的终极太阳电池

日本京都工艺纤维大学副教授园田早纪的研究小组2010年3月19日在“第57届应用物理学相关联合演讲会”上宣布，试制出了可对从紫外光、可视光直至红外光进行光电转换的太阳电池。据称是在氮化镓（GaN）等大带隙的透明化合物半导体中添加锰（Mn）等“3d过渡金属”实现的。由此，无需制做多结型电池单元，而直接单纯接合即可开发出转换效率非常高的太阳电池。虽然目前转换效率还比较低，但开路电压非常高，已达到约2V。

园田等发表了题为“在过渡金属中添加氮化物半导体形成紫外-可视-红外光电转换材料～以简单元件结构实现新一代超效率太阳电池目标”的演讲。

园田研究发现，向带隙宽度高达约3.4eV的透明GaN添加0至20%的Mn，其对紫外、可视光直至红外的大范围波长的光几乎具有持续的高吸收系数。实际上，通过向p型GaN添加Mn试制的太阳电池单元与不添加Mn的元件不同，呈黑色不透明状。

园田表示，这一点可通过以Mn的3d轨道能级为主要成分构成的“杂质能带”模型来说明。以前就有向大带隙半导体材料添加杂质，在能级小的电子不能占据的禁带中搭建“梯子”，使其可吸收更长波长的光的类似技术。这种带隙结构一般被称为“中间带”。而此次“机理是否与原来的中间带相同尚未明确”。

除了Mn之外，还尝试添加了其他多种3d过渡金属，得到的结果大多相同。3d过渡金属是指原子序数（原子核内的质子数）增加时，最外层轨道内的3d轨道上电子会增加的元素。具体有钪（Sc）、钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）。如果添加元素选择得当，“即使是带隙非常大的氮化铝（AlN），也可能具有可视光吸收区域”。

日本京都工艺纤维大学试制的太阳电池单元（右）。在p型GaN薄膜中添加Co，并层叠n型材料。带吸收层的电池单元的尺寸为10 mm见方。周围的细长矩形图案为电极。左为未添加Co的p型GaN薄膜。

此次试制的太阳电池单元是在p型GaN中添加了Co。开路电压在1sun下高达2V以上。一般而言，单结电池单元的开路电压高达2V以上，则意味着带隙也很大，只能对可视光中短波长的光（蓝及绿等）进行光电转换，而此次并未遇到这种情况。

而另一方面，短路电流密度约为10 μ A/cm2，比普通结晶Si太阳电池的数值小3个数量级。原因之一是“电池单元是与电极分离的，连接这两者的p型GaN的电阻非常大”。这是因为目前还不能使用光刻设备，未能实现可准确测量输出电流的设计。结果，目前的电池单元转换效率很低，只有0.01%左右。

基于GaN的太阳电池方面，最近通过添加In来减小带隙，从而实现可视光吸收的研发日益兴盛。但在这种情况下，为了将大范围波长的光转换成电，必须采用变化In添加率等的材料来开发多结型电池单元。而此次的研究有助于新的虽基于GaN但机理完全不同的太阳电池的研发。

美国First Solar看好碲化镉太阳电池

碲化镉(CdTe)是1种由镉与碲合成的结晶物质，是太阳电池理想的半导体材料。

除在太阳能的应用外，碲化镉也可与汞形成HgCdTe合金，可应用在红外线侦测器的感光材料，但也因碲化镉的毒性问题，应用范围未能普及。

如同其他镉化合物般，碲化镉被认为是有毒物质，但只要不经口服或呼吸方式进入人体，碲化镉对人体的危害有限。

美国能源部指出，碲化镉太阳能模组只要经过适当回收程序处理，并不会对环境产生危害，其对环境的影响与镉金属完全不同。因此，CdTe太阳能模组在正常使用下，对环境的助益甚至大过于对环境的威胁。

过去以生产传统硅太阳能面板为主的美商GE，未来将使用和美国太阳能业者First Solar相同的原料，转进薄膜太阳电池领域。

尽管碲化镉技术的转换效率低于晶硅太阳电池，然GE表示，当同时考量转换效率、制造成本及原物料成本等因素后，碲化镉技术拥有比其他薄膜太阳能技术更佳的成本结构，此为奇异选择发展碲化镉技术的主因。

据悉，碲化镉太阳电池的制造成本低，目前已获得的最高效率为16%，是应用前景很好的太阳电池。

英特尔将于第二季度销售太阳电池

从英特尔集团剥离出来的SpectraWatt公司又再募集逾4140万美元的资金，其投资者包括英特尔投资(Intel Capital)和高盛集团 (Goldman Sachs)。该公司的太阳电池出货计划将于2010年第二季度启动。SpectraWatt公司称这些新投资将有助于厂房竣工、推进内部运作、促进技术发展，并且按计划增产。

SpectraWatt公司表示，该公司位于纽约霍普韦尔(Hopewell Junction,New York)的制造工厂已建成，并已经开始进行首批太阳电池的制造。SpectraWatt公司正筹备该厂于2010年春季正式投产，第二季度向客户(未公开)出货。

“我们很高兴看到SpectraWatt公司能够开始为不断发展的太阳能产业制造产品。”英特尔投资(Intel Capital)总裁、英特尔集团执行副总裁Arvind Sodhani表示。“这次的投资再次强调了英特尔投资(Intel Capital)对清洁技术及可再生能源市场的重视。SpectraWatt公司对提高太阳电池技术的关注，不仅完善了英特尔投资(Intel Capital)的策略，还有助于通过更高的能源转换效率和产品制造速率，推动全球光伏技术的应用。”

苹果系列太阳电池上市充满电可提供4~8小时通话

美国Novothink公司近日推出了一系列iPhone/iPodTouchCase(iPhone/iPodTouch保护套)，这些保护套均配备了太阳能充电技术。这款iPhone Case在起到保护iPhone的同时，还可以起到补充电力的作用，更可以保护环境，真是一箭三雕。

据Novothink公司的申明，这款保护套电池充满电后，可以提供4～8小时通话，20小时或以上的音乐播放。另外，在太阳下充电两小时，可以提供0.5～1小时通话。而针对iP hone3G/3GS版本的iPhone Case售价为79.95美元，约等于人民币546元，相对是有些贵的。而iPodTouch(应该是二代)的版本售价则是69.95美元，约等于人民币478元。

新一代移动电源走进民众生活未来电池谁领风骚

电源问题一直是困扰移动电子设备开发和使用的一个瓶颈。长期以来，人们不得不在电池的体积、容量、电压和充电速度间进行着痛苦的取舍。

随着科技的发展，未来这一切或许都将出现改观。英国《新科学家》杂志日前发文预测，未来5年到10年内，下一代移动电源就将走进普通民众的生活，与目前的技术相比，新型移动电源会更小、更轻薄，在续航能力和硬件兼容性方面也会表现更加出色。

薄膜电池技术

再过几年，传统的AA和AAA电池或许就将成为历史，取而代之的是大小犹如邮票一样，可迅速充放电的薄膜电池。由美国 Infinite Power Solutions（IPS）公司设计的Thinergy系列薄膜电池就是其中的代表。

据IPS公司技术营销副总裁蒂莫西·布兰顿介绍，Thinergy薄膜电池厚度仅为0.17毫米，内部不含液态或有机聚合物电解质及其他重金属有害物质，全部使用固态化学原料。最小的一款面积仅为25.4毫米×12.7毫米，与半张邮票的大小、薄厚无异。在标准条件下，充电时间为10分钟，极端条件下如能保证充电电流数秒即可充满；每年的漏电损耗仅为1%；该电池50%深度放电的寿命可达10万次，远超过普通固态薄膜电池在同样情况下的1000次。若与周边能源相结合，Thinergy薄膜电池能为无线传感器节点及其他微型系统提供永久电力，并实现十年以上的免维修运作。

但由于目前该电池标准电压仅为4.1伏，容量也仅达到1毫安左右，还无法取代手机或笔记本电池，其目前的主要目标是成为纽扣电池、AA和AAA电池的换代产品。自2009年6月起，Thinergy系列产品已开始向部分电子厂商供货，但目前还未推出面向普通消费者的消费级产品。

燃料电池技术

小型化燃料电池同样可被应用于消费级电子设备当中。虽然从外表和原理上看，燃料电池与普通电池类似，也有正负极，也通过化学反应产生电力，但实质上燃料电池是一种把燃料和电池两种概念结合在一起的装置，不但可以蓄电还能自己“发电”。

美国机械技术公司（MTI）首席执行官彭尼·利姆说，虽然目前的燃料电池多用于汽车电源，在体积上都较为庞大，但他们已经开发出了能用于手机的便携式燃料电池。其实早在2008年年底，MTI公司就推出过一款以甲醇为燃料的便携式燃料电池。据该公司称，这种燃料电池可为便携式电子设备提供8小时到10小时电源供应，而换做同样规格的普通锂电池，续航时间则仅为两三个小时。

不过MTI公司同时也承认，虽然在续航时间上较为理想，但在像闪光灯这样需要较大瞬时电流的设备上使用时，便携式燃料电池的表现仍稍显不足。

据了解，目前以Mobion技术为基础的手机电池原型也已推出，消费级产品则有望在5年到10年内面市。

压电材料技术

压电效应指某些介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。我们日常生活中经常接触到的打火机和煤气灶的点火装置便是其应用的一种。而未来10年中，采用压电效应的电源绝对不会这么简单。

在最新一期的《纳米通讯》杂志上，科学家们提出了一个用压电材料制成能量收集系统的设想，并获得了初步成功。研究人员用纳米锆钛酸铅（PZT）制成了一种可穿戴的压电材料，这种材料能将80%的机械能转化为电能。人体的走动、呼吸和其他运动均可触发压电系统。

研究人员称，这种压电材料将有望为包括手机在内的多种小型电子设备提供电力，若将其用于心脏起搏器供电，患者将免去每隔几年就要通过手术为起搏器更换电池的烦恼。

无线充电技术

对消费电子产品而言，除电池外，充电器的作用也同样重要。据相关机构估计，全球至少有150亿个充电器，平均下来地球上的每个人至少有两个。杂乱的电线、各式各样的插头、沉重的电源适配器……相信不少人都曾为此苦恼过。

不过，在未来5年到10年，这一切或许就会成为遥远的回忆，届时不用连接线、不用插头甚至不用接触就可以进行充电的无线充电技术将成为主流。

在今年1月结束的“2010年国际消费电子展(CES)”上，这种看似魔术的技术已有量产的产品推出。虽然就目前而言这种充电技术的成本和充电效率还不甚理想，但我们完全可以想象，再过几年，通过车库的地面就能为停在上面的电动汽车充电；手机无需拿出口袋就可补足电力；放在家中的笔记本电脑等便携设备不仅可以无线上网，也可以通过无线充电让电池始终保持满格。而总有一天，电能也能像无线电波一样跨越大洋。