2、大汽車廠商之間、車廠與燃料電池廠商之間的合作不斷 當前全球汽車產業競爭越加殘酷的情況下,強強聯合、合作共贏成為最好的市場戰略。 2013年7月

2、大汽車廠商之間、車廠與燃料電池廠商之間的合作不斷

當前全球汽車產業競爭越加殘酷的情況下,強強聯合、合作共贏成為最好的市場戰略。

2013年7月2日,本田和通用汽車宣布,將在燃料電池車領域(主要是氫動力車)展開正式合作共同開發,成為業內第三批宣布加入燃料電池開發的大型汽車集團。

2013年,豐田汽車和寶馬集團簽訂約束性協議,并宣布在2012年6月29日的備忘錄基礎上細化了合作內容。

燃料電池

豐田和寶馬雙方認為燃料電池技術是實現零排放的解決方案之一,兩家公司將共享該領域的技術,并聯合開發一款基礎性燃料電池車系統,不僅包括燃料電池堆棧和整個系統,也包括氫燃料貯存箱、馬達和電池。豐田表示計劃在2020年前后將合作開發的燃料電池車投入市場,

而寶馬則表示新車發布時間尚未考慮。此外,雙方還將聯合評估氫燃料相關設施開發項目,并為推廣燃料電池車建立必要的標準條款。此前寶馬曾于2006年推出過7系氫能源版BMW Hydrogen 7,但一直沒有大規模量產。

2015年,媒體數據顯示,豐田將提供給馬自達燃料以及插電混動版技術,而馬自達將向其提供SkyActiv創馳藍天動力系統。

2016年,戴姆勒宣布同福特、雷諾-日產結成戰略合作伙伴關系,共同加快氫燃料電動汽車技術的商業化,三方共同研發的氫燃料電池汽車將于2017年推出。

3、日本廠商不斷推動標準化,2013年聯合國工作組會議決定采用日本方案的安全標準

燃料電池車利用燃料電池促使氧和氫發生化學反應產生電力,以此驅動馬達并作為汽車驅動力,然而在推進燃料電池車普及的過程中,制定防止氫爆炸的安全標準一直是待解的重大課題。日本于2005年在主要國家中最早制定了安全標準,并一直以此推進談判。日本方案的安全標準規定,車內用于燃料電池排水的排水管內的氫氣濃度不得超過4%。必須配備安全裝置,以在管內氫氣濃度達到4%后,阻止氫注入,防止爆炸。此外,在耐久性方面,要求容器在承受2萬2千次提高或降低內部壓力后也不發生變形。

2013年6月24-28日在瑞士日內瓦召開的聯合國工作組會議上,日本、美國和歐盟等33個國家和地區在有關燃料電池車安全性的國際標準方面在采用日本方案上各國正式達成協議,中國和印度等新興市場國家也表示支持。

此后日本政府不斷簡化行駛實驗申請手續,以促進豐田和日產汽車等廠商的開發,日系車廠商有望按日本國內性能參數進行出口。

4、2015年豐田開放燃料電池系統專利,將進一步助推燃料電池汽車市場的發展

2015年1月,豐田宣布將無償提供5680項燃料電池系統相關專利(包括正在申請中的專利)的使用權。根據內容,在市場導入初期,豐田無償提供燃料電池組約1970項、高壓儲氫罐約290項、燃料電池控制系統約3350項、加氫站相關專利約70項,專利基本涵蓋了氫燃料電池系統產業鏈。

我們認為,開放專利,是繼豐田技術取得重大商業化突破、推出低成本燃料電池汽車Mirai之后的又一個里程碑。僅靠豐田一家或少數幾家,難以短時間內推動氫燃料電池車的發展,開放專利讓更多車廠參與進來,共同對抗傳統燃油車、做大燃料電池汽車市場才是最關鍵的。

四、燃料電池汽車技術路線選擇及產業鏈解析——站隊?

電動汽車的關鍵能源動力技術包括電池系統、電機技術、控制器。電池系統、電機技術和控制器是電動汽車所特有的技術,也是對車廠來說需要掌控的技術核心。

電池系統是電動汽車的動力源泉,也是一直制約電動汽車發展的關鍵因素。電動汽車用電池的主要性能指標是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循環壽命(L)和成本(C)等。要能與燃油汽車進行競爭,最關鍵的就是要做出比能量高、比功率大、使用壽命長、重量輕的高效能電池。

電動汽車用電池經歷了三代的發展,從早期的鉛酸電池到現在大熱的鋰離子電池,再到燃料電池,技術持續進步,電池性能也在不斷優化。目前廣泛應用于燃料電池汽車的是質子交換膜燃料電池PEMFC (也叫氫燃料電池),它以純氫為燃料,具備能量轉換效率高、噪音低、無污染、壽命長、啟動迅速、比功率大和輸出功率可隨時調整等性能優勢。

燃料電池

全球以燃料電池為主營業務的廠商不多,主要集中在歐美國家和日本。除此之外,各大車廠都有燃料電池研發和生產部門,為燃料電池汽車配套。根據百度圖片及數據,主流的燃料電池廠商包括美國Fuel Cell Energy、美國BE布魯姆能源、加拿大Ballard、美國Plug Power等。

(一)氫燃料電池是燃料汽車動力應用的主流路線

就燃料電池本身來說,其主要是通過電解質區分。根據電解質的不同,常用的燃料電池可以分為五大類:質子交換膜燃料電池、堿性燃料電池、固體氧化物燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池和磷酸燃料電池。

而燃料電池所需要的燃料有氫氣、天然氣、沼氣,甚至甲醇等,目前看來,氫燃料是最被寄予期望的一種燃料。它燃燒放出的熱量高,燃燒產物是水,不污染環境,制備的原料是水,資源無約束。一般來說,氫燃料電池主要是指質子交換膜燃料電池。

燃料電池

1、質子交換膜燃料電池(氫燃料電池)是汽車動力應用的主要技術路線

質子交換膜燃料電池(PEMFC)使用固體聚合物作為電解質,含有鉑或者鉑合金催化劑的多孔碳作為電極,由于其主要采用氫氣作為燃料,因此又被成為氫燃料電池。

與其他燃料電池相比,質子交換膜燃料電池可以在相對較低的溫度(大約80℃)下運行,使得其能夠更快的啟動、對其他部件損害小,因此擁有更長的使用壽命。此外,燃料電池還具有較高的能量密度,較輕的重量和較小的體積。

質子交換膜燃料電池主要應用在交通運輸和一些固定式的應用,特別適用于乘用車。

燃料電池

質子交換膜燃料電池是繼堿性燃料電池、磷酸鹽燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池之后,迅速發展起來的溫度最低、比能最高、啟動最快、壽命最長、應用最廣的第五代燃料電池。

但是質子交換膜電池需要貴金屬鉑作為催化劑,來分離氫的原子核和電子。并且鉑催化劑對一氧化碳非常敏感,如果使用碳氫化合物作為燃料的話,燃料電池系統中還需要增加反應器,這都增加了質子交換膜燃料電池的成本,考慮到清潔環保性及燃料電池系統中的反應器成本等各因素,目前各個質子交換膜燃料電池廠商主要將氫氣作為燃料,歐美日韓政府也出臺政策鼓勵修建加氫站。

目前這一路線由于反應溫度較低,綜合性能最好,最清潔環保,是最主流的汽車燃料電池的技術路線。

全球主流的質子交換膜燃料電池廠商:

Ballard是全球最大的質子交換膜燃料電池廠商之一。Ballard Power Systems位于加拿大,是一家研發、生產和銷售質子交換膜燃料電池的企業,是擁有國際領先燃料電池技術的企業,截止目前,其生產的氫燃料電池總容量約為150MW。其主要產品是固定式電源系統、燃料電池動力模塊和燃料電池堆。

Plug Power是全球最大的叉車用質子交換膜燃料電池廠商。其前身是于1997年由數據終端設備能源公司EdisonDevelopmentCorp.和MechanicalTechnologyInc.組成的合資公司,公司位于美國。目前主要設計和開發利用質子交換膜燃料電池制造的能源產生系統。其燃料電池產品主要用于室內叉車,其用戶包括耐克、寶馬、沃爾瑪、家得寶、梅賽德斯、克羅格等。

HydrogenicsCorp是一家位于加拿大的制氫和燃料電池設計生產商,成立于1988年。它主要有兩塊業務:電解氫方案和燃料電池產品。其燃料電池產品主要用于車輛、UPS和通信基站備用電源。HyPMTM是HydrogenicsCorp的用于電動車的燃料電池動力解決方案平臺,能夠提供30-180kW的燃料電池動力解決方案。

中國的質子交換膜燃料電池廠商:

大連新源動力,已實現燃料電池關鍵材料及關鍵部件、電堆組裝的小批量生產,建成可年產5500KW燃料電池堆用關鍵部件的批量生產線,同時在車用燃料電池系統集成安裝、調試、運行等方面擁有優勢地位。長城電工參股新源動力近10%。

上海神力科技,主營氫質子交換膜燃料電池,是我國燃料電池技術研發和產業化的領先者。通過承擔與完成國家"九五"重點攻關計劃、"十五"863及"十一五"863重大攻關計劃燃料電池發動機課題,已成為具有完全自主知識產權的燃料電池技術并達到國際先進水平。安凱客車、長安汽車也與上海神力科技合作,開發氫燃料汽車,并擁有一定的技術儲備。

2、固體氧化物燃料電池(SOFC)能效轉換率高、不需要貴金屬作催化劑,持續拓展應用固體氧化物燃料電池(SOFC)使用無孔陶瓷氧化物作為電解質,擁有約60%的轉化效率,如果利用其散發的熱量,最高轉化率高達85%。

固體氧化物燃料電池是燃料電池中抗硫性最強的,并且一氧化碳也不會影響其運行效率,因此它可以使用多種燃料,例如天然氣、沼氣、煤氣、甲烷等,對燃料的適應性強;不需要使用貴金屬催化劑;使用全固態組件,不存在對漏液、腐蝕的管理問題;積木性強,規模和安裝地點靈活等。SOFC可用于發電、熱電回用、交通、空間宇航和其他許多領域。

但是,較高的運行溫度使得SOFC材料的使用壽命較短、啟動時間較長,此外還需要隔熱措施防止人被燙傷,這都限制了SOFC的適用范圍,目前用于分布式發電及余熱供熱等應用占比更多,但很多廠商也在引導它的應用走向船舶動力、汽車動力等應用。

[責任編輯:張倩]

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