双碳目标下燃料电池汽车发展现状与趋势

2022-01-11 09:48王可岩王作函
商用汽车 2021年8期
关键词:重卡燃料电池客车

王可岩 王作函

1 前言

随着人类社会的发展,环境问题和能源问题受到了越来越多的关注,2015 年第21 届联合国气候变化大会(巴黎气候大会)上通过的《巴黎协定》,提出了将全球平均气温上升幅度(较前工业化时期)控制在2 ℃以内的目标[1]。随后,欧盟、日本、韩国、中国等先后提出了碳达峰、碳中和目标。双碳目标迫使汽车制造行业开始积极探索有效降低碳排放的方式。汽车研发逐渐向着混合动力汽车、纯电动汽车、氢燃料电池汽车的方向发展。其中,氢燃料电池汽车通过使用氢气发生电化学反应为整车提供电能,在运行过程中不产生任何的污染,真正做到零污染、零碳排放。因此,受到越来越多的关注。

各采样点选择相同朝向、相同树龄、生长状况近似的长白落叶松作为取样对象,采集其针叶样品,在仍然新鲜时用地物光谱仪(美国,ASD)进行室内反射光谱的测量,每个样品扫描10次,取其均值作为该植物样品反射光谱数据。光谱仪的测量范围是350~2500nm,经过重采样之后的光谱分辨率为1nm。利用View Spec Pro 5.0和Envi 4.7对光谱进行处理。

本文主要对美国、欧洲、日本、韩国和中国大陆的燃料电池汽车相关技术发展情况进行了介绍,在此基础上从燃料电池汽车的各项关键技术指标进行分析,阐述了我国目前在燃料电池汽车领域与国际先进水平的差距,并指出之后燃料电池汽车的发展方向和趋势。

2 国外燃料电池汽车发展现状

国外一直致力于燃料电池汽车的发展,北美、欧洲、日本和韩国都着力于燃料电池汽车的发展,其中日本和韩国对于燃料电池汽车的发展最为重视,日本丰田MIRAI 和韩国现代NEXO 的量产对推动燃料电池汽车行业的发展起到了极大的推动作用。

选定测试条件,在常温标准大气压下,将甲烷气体按照一定浓度数值充入标准气室内,利用上述数字锁相放大器提取的二次谐波和一次谐波的比值I2f/If与标准仪器测试的标准浓度值进行比对测量,即可求取甲烷气体谐波检测方法的工作曲线,标定步骤如图6所示。

2.1 美国

美国是当前全球运行燃料电池汽车数量第2个破万的国家,截至2021 年6 月,美国运行的燃料电池汽车数量达到10 803辆[2]。在美国能源部(DOE)、交通部(DOT)和环保局(EPA)等政府部门的支持下,燃料电池技术取得了很大进步,通用汽车、福特汽车、丰田、戴姆勒奔驰、日产、现代等整车企业都参加了美国加州的燃料电池汽车的技术示范。

日本着力打造氢能社会,制定了《国家氢能基本战略》[22],确定了到2050 年氢能社会建成目标以及具体行动计划。截至2017 年底,日本拥有的氢燃料电池汽车超过2 000 辆。日本计划到2025 年拥有可上路的氢燃料电池汽车20 万辆,到2030年达到80 万辆,并在国内建成投用900 座加氢站。

美国自2006 年启动国家燃料电池公共汽车计划(National Fuel cell City Bus Program,NFCBP)[3],到2011 年,美国燃料电池公共汽车实际道路示范运行单车寿命最长超过11 000 h;到2015 年,运行的公交车平均累计运行时间已经达到9 000 h(仍然在运行),最长的车辆寿命超过18 000 h。2016 年,美国燃料电池公共汽车的使用寿命已达到2 万~3 万h,车辆性能达到传统柴油客车水平,实现每天19 h 的运行,故障间隔里程大于4 000 英里。

2007 年,通用汽车开始推行燃料电池汽车发展计划,同年,通用对119 辆燃料电池车进行了路试,同时,其将100 辆雪佛兰Equinox 燃料电池电动汽车投放到市场供消费者使用[4]。据统计,到2009 年,这些车辆达到100 多万英里的行驶里程。2010 年,通用推出新一代燃料电池电动车,与雪佛兰Equinox相比,燃料电池电堆体积减少到原来的1/2,重量减轻220 磅,使用的铂金量只有原来的1/3[5]。到2014 年,通用燃料电池电动车累计行驶里程突破480 万km,个别车辆已行驶超过19.3万km。据通用汽车估计,这些车辆相比于传统内燃机汽车已累计节省汽油达到597 694 L。2013 年,通用与本田达成协议,共同开发燃料电池电动车。

教育背景:福州,育英学校,1910-1912年上海圣玛利医院,1912-1916年芝加哥培训学校,1918年1月至1920年10月

2014 年,燃料电池混合动力卡车公司尼古拉成立。2016年5 月,尼古拉发布Nikola One 原型机。该车续航里程可以达到1 200 英里(约合1 930 km)。2019 年,尼古拉发布全新设计的Nikola Two 和基于依维柯S-WAY 牵引车平台的车型Nikola Tre[6]。

2019 年,北美最大巴士制造商New Flyer 推出Xcelsior CHARGE H2-ts 燃料电池-电动重型运输巴士,该车型续航里程可达300 英里(483 km),可根据不同型号和运行条件在6~20 min 内完成加氢,无需夜间插电式电动充电[7]。

5号线站厅层与2号线站厅层均设在地下一层,并通过换乘厅及通道来连接。通过改造2号线站厅公共区,经换乘厅引出换乘通道进入5号线设备层,再进入站台层,以实现2号线到5号线的单向客流换乘。另外,将两线共用的出入口通道进行改造设计,在该出入口西侧设置5号线到2号线的单向换乘通道,该换乘通道及出入口施工方法为同期明挖。2—5换乘通道位于5号线Ⅱ号出入口通道的正下方,从2号线站厅接入5号线车站设备层(地下二层),并通过单向楼扶梯进入5号线站台层实现换乘。

目前,虽然美国是世界上燃料电池汽车数量最多的国家,但美国本土并没有出现特别多的燃料电池汽车企业,美国的传统车企更多的专注于传统燃油车的发展,在燃料电池汽车领域并没有长足的发展,更多是一种观望的态度,主要是与该国的能源结构有关系。

2.2 欧洲

欧洲的燃料电池客车示范计划(HYFLEET-CUTE)从2003年至2010 年在10 个城市示范运行了30 辆第1 代戴姆勒燃料电池客车,累计运行130 万英里。这些车辆采用“电池+12 kW 氢燃料电池”的动力形式。在此基础上,欧洲燃料电池客车示范项目(CHIEC:Clean Hydrogen in European Cities)在5个城市开展了26 辆第2 代燃料电池公共汽车的示范运行,期限从2011 年至2017 年,目标是让燃料电池电动汽车性能达到目前燃油汽车的标准[8]。在2017 年法兰克福车展上,奔驰发布了一款插电式混合动力氢燃料汽车——GLC F-Cell[9],意味着该车型既可以使用氢燃料电池的氢能,也可以使用外接充电的电能。该车型纯电续航里程为51 km,再加上氢燃料动力系统提供的续航里程,该车的NEDC 综合工况续航里程可以达到478 km。2020 年9 月,戴姆勒卡车公司发布了燃料电池概念卡车梅赛德斯·奔驰GenH2 卡车,并计划于2023 年进行客户实验[10]。

2015 年,由液化空气集团、戴姆勒、林德、OMV、壳牌和道达尔6 家氢能产业的龙头企业结成“H2 Mobility”企业联盟,以社会产业资本的身份一同支持德国氢能产业发展,为氢燃料电池汽车建设氢基础设施[11]。

2018 年,丰田发布了燃料电池巴士SORA[20]。该车搭载了与丰田首款氢燃料汽车Mirai 相同的TFCS 燃料电池系统,其动力总成包括2 个114 kW 的燃料电池组和双电机驱动,电机最大功率为113 kW,峰值转矩为335 Nm。

2021 年,宝马开始BMW i Hydrogen NEXT 氢燃料电池原型车的相关测试[13],对氢燃料电池驱动系统、底盘技术和电子电气系统进行真实环境下的全面测试。2022 年,将基于现款BMW X5 小规模生产BMW i Hydrogen NEXT 车型,配备氢燃料电池驱动系统。

2.3 日本

从左至右依次为:Nikola One、Nikola Two 和Nikola Tre

丰田自1992 年开始燃料电池汽车的研究,直到2014 年,丰田发布当时最具成本优势、性能最先进的Mirai 燃料电池电动汽车。根据丰田的官方数据, Mirai 的巡航里程达到650 km,完成单次充氢仅需约3 min,10 s 内可以完成百公里加速,完全能够应付日常的行车需求[14-17]。为推进燃料电池汽车的产业化,2013 年初,宝马公司决定与丰田汽车公司合作,由丰田公司向宝马公司提供燃料电池技术。丰田公司2015 年1月在拉斯维加斯消费电子展上宣布公开与燃料电池汽车相关的5 680件专利,包括燃料电池组1 970 项、高压储氢290 项,燃料电池控制系统3 350 项,加氢站70 项。2020 年12 月,丰田汽车公司经过对燃料电池堆和系统的重新设计开发,全球正式发布第2 代Mirai 燃料电池汽车,新款Mirai 电堆峰值功率128 kW,体积功率密度高达5.4 kW/L,由330 片燃料电池发电单元串联组成。3 个70 MPa 的高压储罐容量141 L(前64 L+52 L+25 L),续航高达850 km[18]。

随着皮卡政策的不断解禁,消费者对皮卡认知的不断加深,皮卡必将成为下一个汽车风口。今天,锐骐6的成功推出,将进一步满足消费者对多元化汽车生活的需求;郑州日产首创的“Standard Six”(SS) 高品质皮卡六大标准,标志着皮卡行业进入了一个全新的时代!

2018 年4 月,丰田发布了其首款氢燃料电池重卡,即第1 代氢燃料电池重卡Alpha[19]。2018 年8 月在美国北密歇根汽车研究中心发布第2 代氢燃料重卡Beta。第2 代氢燃料电池重卡最大的突破是续航里程的提高,由第1 代的200 英里(约321 km)增加到300 英里(约480 km)。2019 年4 月,丰田在Alpha 和Beta 两个概念验证原型卡车基础上,在洛杉矶推出新版零排放燃料电池重型电动卡车FCET。该燃料电池重卡为丰田和美国卡车制造商Kenworth 共同开发,发动机采用丰田燃料电池技术,具有增强的功能和性能,续航里程预计为300 英里(约480 km)。

2019 年,欧洲燃料电池和氢能事业联合组织发布的《欧洲氢能路线图》[12]指出,到2030 年,氢燃料电池乘用车将达到370 万辆,氢燃料电池轻型商业运输车将达到50 万辆,氢燃料电池卡车和公共汽车将达到4.5 万辆。2050 年,欧洲氢能发电总量能够达到2 250 太瓦时,占欧盟能源需求总量的1/4。

丰田燃料电池汽车巴士SORA

2020 年,东风首款全功率氢燃料电池车型东风氢舟(AX7-FCV)发布亮相[31]。

中药专业学生通过4年的本科学习,具备了较为扎实的中药学基本技能,但对中药药性理论、药物配伍理论的掌握比较薄弱,而只有运用中医理论指导现代中药新药研发,才能做到有的放矢,才能从几千年的中医药瑰宝中开发出更多治病救人的良药,促进中医药文明发展。离开中医理论指导的现代中药应用和研究,是无源之水、无本之木,所以中药专业研究生有必要加强中医药基本理论和临床应用知识的学习。

对于自己,即使别人认为我不合时宜,观念迂腐,思想落伍,被无私洗脑等等;别人总劝我要做一个现代女性,不应该再为儿孙辈而放弃自己的生活,应该实现自我价值……我的心里却很明白,每个人的追求不同,不必走和别人一样的道路。

2.4 韩国

目前,韩国是世界上燃料电池汽车运行数量最多的国家,截至2020 年底,韩国运行燃料电池数量为10 906 辆。韩国对于燃料电池汽车的研究也有很长的历史。1998 年,韩国现代成立麻北新能源技术研究院研发燃料电池技术,从此开启了现代研发燃料电池的历程;2002 年,韩国开始研发燃料电池电动汽车;2005 年采用巴拉德的电堆组装32 辆SUV;2006 年推出了自己研发的第1 代电堆,并且组装了30 辆SUV 和4 辆大客车,同时进行了示范运行;2009-2012 年,开发了第2 代电堆,装配100 辆SUV,开始在国内进行示范和测试,并对电堆性能进行改进;2012-2015 年,推出第3 代燃料电池SUV 和客车,开始全球示范;2013 年,韩国宣布提前2 年开展千辆级别的燃料电池SUV(现代ix35)生产,在全球率先进入燃料电池电动汽车千辆级别的小规模生产阶段[23,24]。该SUV 采用100 kW燃料电池、24 kW 锂离子电池和100 kW 电机,70 MPa 的氢瓶可以储5.6 kg 氢气,NEDC 循环工况续驶里程588 km,最高车速160 km/h;2015 年,美国华德公司(Ward)将该燃料电池发动机评为北美年度十佳量产的发动机之一,这是燃料电池首次入选;2018 年1月推出了第2 代量产氢燃料电池车NEXO;2019 年NEXO 全球销量高达4 818 辆,是销量第2名Mirai 的2 倍。

含钛高炉渣100 g,初始盐酸浓度18%,浸出温度140℃,浸出时间6 h,搅拌转速400 r/min的条件下,考察了不同液固比对CaO、MgO、Fe、Al2O3脱除率及TiO2损失率的影响,结果见图2。

现代燃料电池重卡XCIENT Fuel Cell

在治疗一年半后对病人进行的家访显示,病人生活良好。她在外面承担女仆的工作,把她每月所挣的3美元交给她丈夫,因为冬季里她丈夫的风湿病会发作。

2019 年,韩国发布《氢能源经济发展路线图》[26],计划到2019 年底在国内推广4 000 多辆氢燃料电池汽车;到2025 年,建立年产10 万辆氢燃料电池汽车的生产体系;到2040 年,将分阶段生产620 万辆氢燃料电池汽车。韩国政府还计划在公共交通领域普及氢燃料电池汽车,力争到2022 年有2 000 辆氢燃料电池公交车,到2040 年有4 万辆氢燃料电池公交车投入使用。此外,韩国警方还更换了820辆搭载氢燃料电池的大巴。韩国计划到2040年将现有的14座加氢站数量增加到1 200座,燃料电池年发电量增加到15 GW(2018 年达到韩国总发电量的7%~8%)。

2019 年10 月,现代首款氢燃料电池重卡HDC-6 Neptune Concept 在美国亚特兰大举行的北美商用车展上全球首发[25]。此款氢能重卡是8 级重卡,车上有7个35 MPa 储氢罐,并配有196 kW 的现代NEXO 燃料电池电堆。燃料电池可产生能量驱动476 hp(约355 kW)的电动马达,通过马达自动变速器对车轮进行驱动。

3 国内燃料电池汽车发展现状

本系统服务器端即为教师端,而客户端即为学生端。但是一般Client/Server结构系统在应用前都需要进行系统部署、设置和调试工作,很多情况下,Client/Server架构数据库也需要进行一系列参数设置和环境设置,譬如连接时数据库就至少需要配置连接字符串。由于网络环境不同,连接字符串并非固定不变的,因此往往专业人员上门进行部署和测试。

2012 年,国务院《关于印发节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》,明确指出了“开展燃料电池电堆、发动机及其关键材料核心技术研究;继续开展燃料电池汽车运行示范,提高燃料电池系统的可靠性和耐久性,带动氢的制备、储运和加注技术发展。”

2016 年,能源局和发改委联合颁布《能源技术革命创新行动计划2016-2030 年》和《能源技术革命重点创新路线图》,积极推动燃料电池车的示范运行和推广应用。《中国制造2025》[28]提出,到2025 年,制氢、加氢等配套基础设施基本完善,燃料电池汽车实现区域小规模运行。因此,我国要抓住新能源汽车战略性新兴产业培育和发展的政策机遇,发挥政策引导作用,聚焦重大、重点突破燃料电池汽车关键技术和共性技术,稳步推进燃料电池汽车技术进步。

从国内来看,我国一直致力于燃料电池汽车事业的发展,新能源汽车“十二五”专项规划明确划分了纯电动、插电式混合动力以及燃料电池汽车等关键技术,以及相关的标准、能源、示范3大基础平台所组成的新“三纵三横”为核心的基础路线[27]。

3.1 燃料电池乘用车发展现状

2015 年,上汽推出了续航400 km、“无污染,零排放”的荣威750E 燃料电池车。2017 年,上汽在中国国际工业博览会上展示了2 款氢燃料电池车型,分别为荣威950 和燃料电池轻型客车大通FCV80。2020 年,上汽集团正式发布全球首款燃料电池MPV——上汽大通MAXUS EUNIQ 7[29],并同时宣布中国汽车行业首个“氢战略”:在2025 年前,推出至少10 款燃料电池整车产品,上汽捷氢科技(为行业提供燃料电池产品及工程服务的高科技企业)达到百亿级市值,建立起千人以上燃料电池研发运营团队,形成万辆级燃料电池整车产销规模,市场占有率在10% 以上。

融资平台风险具有传送带的性质,自身财务风险如果不控制或者控制不到位,会传送给财政,也会传送给金融机构,进而引发整个社会危机。因此对融资平台财务风险控制尤为重要。根据对江苏省融资平台研究知,江苏省县(区)级政府融资平台财务风险控制中存在着很多不可小觑的问题:不够重视财务风险控制,缺乏内审人员的配备;财务风险预警体系不完备;资金偿还风险大、筹集资金难度高;项目利润率低等。

2018 年10 月,红旗推出国内首款用于搭载乘用车的50 kW 级别燃料电池发动机,是国内第1 款采用金属双极板单堆,系统功率达到50 kW,体积比功率达到400 w/L。2021 年,红旗H5-FCEV 燃料电池轿车正式亮相[30]。该车搭载了一台最大功率为140 kW 的驱动电机,最高车速可达160 km/h,零百加速度也在10 s 之内。该车还配备2 个储氢罐,每个储氢罐可存储2 kg 氢气,百公里耗氢量小于0.82 kg,续航里程可达520 km。

本田早在1999 年的东京车展展示了名为FCX 的燃料电池车,并于1999-2001 年多次推出试验车进行测试,为量产作出准备。2002 年,FCX 在美国加州和日本进行租售式发售。这辆车也是世界上第一步官方认证的燃料电池汽车。2008 年,本田对FCX 进行了升级,并命名为FCX Clarity,本田新开发的FCX Clarity 燃料电池电动汽车,能够在-30 ℃顺利启动,续驶里程达到620 km[21]。2014 年,本田宣布其燃料电池电堆功率密度也达到3 kW/L。2015 年,本田在东京车展上官方首发了旗下的燃料电池汽车Clarity,该车最高续航里程750 km。2016 年3 月10 日,本田正式宣布,名为“Clarity Fuel Cell”燃料电池汽车(FCV)正式开始以租售的形式上式。日产汽车也投入巨资开展燃料电池电堆和轿车的研发。

德国在个人信息保护的立法可以称得上是世界上最为严格的规定。其在1997年出台的《联邦信息与电信服务架构性条件建构规制法》中规定:任何公司及个人都不能擅对网民个人进行搜集和整理。德国以统一立法模式著称,其最大特点在于对本国的个人信息保护的立法原则,监督机构,损害赔偿等机制一一进行了系统严格的规定。另外,此类模式还采取了分类比较细致的权利救济制度,即将侵害行为区分为民事侵权与行政侵权,并采取了不同的损害赔偿机制。充分体现了德国公民的信息自决权,可谓是个人信息保护立法的范本模式。

2021 年,广汽首款燃料电池乘用车AION LX Fuel Cell 开始示范运营[32]。该车是一款基于广汽集团 GEP 2.0 平台开发的氢燃料电池汽车,在保留豪华智能超跑 SUV AION LX的基础上,自主开发了燃料电池系统和车载储氢系统,最大输出功率超过135 kW,百公里氢耗 0.77 kg,NEDC 工况续航里程超过 650 km,一次加氢仅需 3~5 min。

在乘用车领域,我国目前的成果较少,其中真正实现量产的只有上汽G20,其他车企的车辆大多停留在样车阶段,多数车企并不把燃料电池乘用车作为燃料电池汽车主要的发展趋势,主要原因有以下两点:一是燃料电池系统的成本较高,导致燃料电池汽车整体售价较高,消费者不买账;二是燃料电池汽车需要加氢,而国内的加氢站很少,无法满足日常的行车使用。

上汽大通MAXUS EUNIQ 7

3.2 燃料电池商用车发展现状

2008 年,福田推出国内首款公告型氢燃料电池客车,并服务北京奥运会展开示范运营;2014 年,福田发布第2 代12 m 氢燃料电池客车,解决了生产成本高、燃料电池寿命短等阻碍氢燃料电池客车发展的瓶颈问题;2016 年,福田推出第3代8.5 m 氢燃料电池客车,并凭借优越的性能以百辆订单,斩获全球范围最大规模商业化氢燃料电池客车订单;2018 年,福田氢燃料电池客车已经发展到第4 代,整车氢气加注10~15 min,续航里程可达450 km 以上,可实现-30 ℃低温启动、-46 ℃低温存放和停机自动保护[33]。

2019 年11月16 日,上汽红岩首款燃料电池自卸车亮相[19],同时亮相的还有上汽跃进燃料电池卡车FC500 D12。2019年12 月12 日,全国首辆18 t 燃料电池卡车——上汽跃进FKC500-D18 正式下线,该车搭载的是捷氢科技P390 系统,加氢时间不到10 min,续航里程超过400 km。

福田燃料电池客车

上汽红岩燃料电池重卡

2020 年,一汽解放发布燃料电池半挂牵引车。这款解放燃料电池半挂牵引车长7.4 m,宽2.55 m,高3.98 m,总质量25 t,整备质量10.65 t,准拖挂车总质量38.22 t,半挂车鞍座最大允许承载质量14.22 t,轴距3 800+1 350 mm,配套的是重塑科技的燃料电池系统[19]。

2021 年,飞驰汽车发布49 t 氢燃料电池重卡,燃料电池发动机搭载的是国鸿氢能鸿途G110 系统产品,系统额定功率110 kW。该车型采用国内目前统一标准35 MPa 氢气瓶,充装一次氢气只需5~10 min,最高续航里程可达400 km[19]。

一汽解放燃料电池环卫车

飞驰燃料电池重卡

中通燃料电池客车

2017年,中通客车发布了其首款12 m氢燃料电池客车——LCK6120FCEVG。该车续驶里程400 km,可持续发电15 000 h,可以满足大中型城市公交以及团体用车需求[34]。

宇通发布多款氢燃料电池客车[35],包括8.5 m、10 m 和12 m 公交车,覆盖主要公交市场。车型开发时,宇通还开发了63/65/80 kW 燃料电池系统,并规划开发 110/120 kW 燃料电池系统,通过配置差异化,满足不同使用场景下的客户需求。

目前,在燃料电池商用车领域,中国车企可谓百花齐放,不同的车企积极布局燃料电池轻卡、重卡以及客车,尤其是在卡车领域,燃料电池可以很好的对传统柴油机进行替代,满足大功率、长续航的工况需求,受到了广大车企的偏爱。

4 国内外燃料电池汽车发展趋势对比

宇通燃料电池客车

4.1 国内外燃料电池汽车发展规模

从表1 可以看出,目前燃料电池汽车保有量最多的3 个国家为韩国、美国和中国,在2025 年的计划中,发展燃料电池最多的地区为欧洲,但截至2020 年底,欧洲并没有很大量的发展。按照目前的发展计划,燃料电池汽车具备巨大的市场空间,仍有很长的路要走。

表1 国内外燃料电池汽车发展规模[36] 辆

从图1 和图2 可以看出,自2015 年以来,我国燃料电池汽车产量整体呈增长态势,其中2019 年达到顶峰,整年产量达到3 018 辆。2020 年,受疫情及政府采购和补贴力度减弱的影响,燃料电池汽车受市场冲击明显,产量仅为1 199 辆。2021 年第1 季度,我国燃料电池汽车产量为104 辆。

图1 中国燃料电池汽车产量(2015-2021 年)[37]

图2 中国燃料电池汽车销量(2015-2021 年)[37]

与产量走势一致,我国燃料电池汽车的销量也在2019 年达到高峰,全年销量达到2 737 辆。2020 年,燃料电池汽车销量大幅下滑,全年销量为1 177 辆。2021 年第1 季度,我国燃料电池汽车销量为150 辆。

对比我国的发展计划,到2025 年,实现燃料电池汽车保有量5 万~10 万辆,还有巨大的市场空间。目前,国内燃料电池汽车市场如火如荼,尤其是在商用车领域,各大车企积极布局各个车型,包括轻卡、重卡和客车,预计在2025-2030年,中国燃料电池汽车市场将得到巨大的发展。

4.2 国内外燃料电池客车对比

从表2 可以看出,在客车方面,国外相较于国内应用示范案例较少,从整体技术来看,目前国内外在燃料电池客车领域上的差异较小。

表2 国内外燃料电池客车主要参数对比

4.3 国内外燃料电池重卡对比

从表3 可以看出,在卡车方面,国外主要推出的是燃料电池商用中重型卡车,而国内从轻卡、中型卡车、重型卡车均有布局。国外的燃料电池重卡均搭载180 kW 以上的燃料电池系统,而国内目前重卡搭载的燃料电池系统为120 kW 左右,物流车的功率在30~40 kW。国外基本推行70 MPa IV 型瓶技术,而国内则以35 Mpa III 型瓶为主要储氢容器。这主要受限于燃料电池电堆和对应BOP,目前国内没有能够实现单堆达到200 kW 的电堆,同时,在如此大的电堆功率下,BOP 也无法满足其运行需求。

表3 国内外燃料电池重卡主要参数对比

5 结论

燃料电池汽车经过多年的发展,已经由样车逐步转入到商业化应用阶段,尤其在国外,MIRAI 和NEXO 的量产证明了燃料电池汽车商业化应用的可能性,推动了整个行业的发展,为整个行业的发展带来了信心。全球各主要国家和地区也积极推动燃料电池汽车的发展,在双碳目标下,燃料电池汽车行业更是受到了极大的关注。但是,纵观国内外燃料电池汽车发展现状,各国的发展路径并不相同。美国并不主动发展燃料电池汽车,车辆的使用主要以引进为主,而日韩国家主要以燃料电池乘用车发展为主。国内受到政策和国情的影响,主要以商用车发展为主。

同时,对比国内外燃料电池汽车技术,国内燃料电池汽车相关技术对比现在燃料电池汽车行业的龙头企业,如丰田、现代等,还存在较大的差距,受到寿命、成本和性能的制约,主要原因在于燃料电池系统中的核心部件还依赖进口,对燃料电池的基础研究不够充分,对燃料电池汽车的研究还处于起步阶段。

但是,中国一直将燃料电池汽车的发展作为汽车领域的重要分支,在政策扶持下,各个车企也积极布局和推动燃料电池汽车的发展,呈现出百花齐放的局面。未来,中国也将大力推进燃料电池汽车核心技术的研究和发展,努力攻克燃料电池汽车在寿命、成本、性能问题,推动燃料电池商业化应用,商用车先行的基础上推动燃料电池乘用车的发展,在汽车领域为双碳目标贡献力量。

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