氢燃料电池汽车未来发展趋势

氢燃料电池汽车未来发展趋势

谢家琨、魏春录、李志彬

长城汽车股份有限公司哈弗技术中心 , 河北省保定市 , 071000

摘要：氢能是一种高效清洁能源，易获得、易存储、易运输、且使用无污染。在中国石油对外依存度超过68%，碳排放和有害气体排放日益增长的今天，氢能受到能源行业的广泛关注，尤其是在汽车领域，氢能与电能被视为未来替代能源的最优选择。

关键词：燃料电池汽车；发展；现状

氢燃料汽车是更具发展前景的新能源车型。不过就算是氢燃料领域头部集团，也不敢轻易大规模投放氢燃料汽车。比如现代汽车宣布2030年实现量产70万台燃料电池车，其中乘用车仅20万台。氢燃料汽车虽前途光明，但也存在核心零部件技术研发难度大、高压储氢罐生产难、氢燃料电池多项关键技术还未突破和零部件国产化程度低等问题。目前全球只有3家公司掌握氢燃料电池核心技术：日本丰田、韩国现代以及德国戴姆勒。

1燃料电池汽车的简介

燃料电池汽车是一种纯电动汽车，燃料电池的充电功率的核心成分是氢和氧的多种物理和化学作用，但不会通过持续燃烧转化为电能。甲烷和碳的氧化几乎不是航空燃料电池反应的结果。除了电力外，这种相互反应的副产品还产生水。因此，用燃料电池驱动的燃料汽车也被称为蓝色和绿色新汽车。氢是在汽车的燃料电池手机电池中用作燃料发电，以启动电动机来驱动汽车的机器传动部分的基本结构，然后再驱动汽车的轴和后万向轴，后轴等慢速行驶行走和机械结构形成，然后旋转后轮的速度为汽车提供核心动力。其核心成分是化学物质（如丁二烯、管道气、柴油等）的间接能量作为燃料锂离子电池。那个氢元素是通过相应燃料油中的化学变化直接提取出来的改革器。它污染物排放为零或接近零；它可以减少石油泄漏，减少温室气体排放；提高燃油经济性；提高增压发动机的燃油效率；具有平稳运行、无噪音等最大优势。

2019年，政府工作报告中明确指出“推动加氢设施建设”，这一任务的提出使燃料电池汽车发展驶入“快速通道”。《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》中对合理布局加氢基础设施也作出了明确指示，为进一步推进氢燃料供给保障体系的完善提供了依据。规划指出，到2030年，作为新能源战略布局的重要组成部分，氢能产业也将成为经济增长的支柱型产业。

2燃料电池汽车的研究现状

在汽车发展方面，截至2019年年末，我国民用汽车保有量已经达到26150万辆，其中商用车占比15.5%。有调查显示，我国石油消费总量约有50%来自于交通运输业。商用车从传统动力向无污染的氢燃料动力转型，有助于缓解我国当前面临的高污染与高能源消耗问题。在能源利用方面，商用车整体燃油消耗远超乘用车，因此，在商用车领域推广新能源技术的原油替代效果会更为显著，对缓解我国当前的高污染、高消耗问题效果会更为突出。目前，城市公共交通领域的电动化趋势日益明显；对于工作时间长、运行里程长，特别是在特定区域范围内运行的商用车，高储能密度的氢燃料电池动力源将是更有价值的选择。

目前，欧美的先进国家，已经获得了大量的示范研发领域，并且大量的燃料电池手机已正式投入使用。在美国能源部、交通运输部、环境保护局以及省、市、县政府部门的支持下，航空燃料电池汽车的整体发展和各种技术得到了广泛的应用。随着燃料锂离子电池的巨大成就和快速发展，所有车辆的利用率逐渐提高，用户的寿命也在不断提高和延长。在地方政府的支持和商业实现的研究成果的推动下，中国也实现了快速突破。总体而言，该车的可靠性、安全性、耐用性和低气温启动性能大大降低，并逐渐追赶国外，技术的持续发展趋势是明显的。

3燃料电池汽车的发展方向

3.1大力发展纯蓄电池驱动的超微型汽车

由于航空燃料锂离子电池的所有车辆都可以满足车辆，动力性能和行驶里程的要求，因此手机的充电过程比较简单，但是速度不高，因此非常适合使用在房屋或小型文化社区中。另外，MH镍氢电池、高性能镍镉电池、锂离子电池等高性能磁芯也被大量使用。车辆和性能得到相对保证。现在已经进入小批量试生产的中间阶段。例如，日本的Hypermini使用高级锂电池，该锂电池一次可充电的最高速度分别为90km和115km。这款家用车非常适合将来在这座城市的这条道路上行驶。

3.2进一步加强驱动电机的研究

美国交流电动机的最重要优点之一是其结构简单，综合性能可靠，体积小，重量轻。但是，控制模块的技术非常复杂。日本采用标准的永磁交流电动机，具有效率高，质量高，起动转矩大，质量差，费用高，高温状态下消磁，抗制动灵敏度差等缺点。德国、英国等国家开发的开关按钮的磁绝缘效果好，该动机的突出优点是结构简单，信誉可靠，成本低廉。一个缺点是质量水平高并且容易产生噪声。迄今为止，中国已经开发了稀土永磁无刷220VAC电动机和开关磁防垢保护电动机。电机的使用情况不确定，将来需要进行测试。

3.3延长燃料电池寿命

燃料电池充电寿命是限制燃料电池可充电汽车商业化的关键因素。这些国外发达国家在乘用车和叉车的研发中取得了非常明显的成果。此外，德国正式退出了轮式汽车。可以在2009年使用纯燃料电动乘用车。但是，汽车用燃料手机电池的使用寿命实际上不是很长。因此，需要进行更多的研究以延长航空燃料电池的寿命。从电极的材料到电池堆的基本结构，有很多因素会极大地影响电极的自然寿命，从燃料能源锂离子电池软件系统到燃料锂离子电池汽车最大功率软件系统，最后到这种燃料电池，设计各个方面的合理性都会影响燃料电池的使用寿命。因此，有必要不断改变燃料能量电池的电池活性，并在燃料能量电池的性能水平上改变膜的质子传导途径，从而改善通风和散热，内阻，气味的内部扩散。

3.4降低燃料电池系统成本

到目前为止，所有装有燃料电池的车辆的利用率都不是很高，燃料电池充电系统的成本仍然很高，使用寿命也不是很长。在2017年，美国航空燃料电池性能汽车协会系统功能的总体成本已降至与所有普通汽车相差无几。近来这些发达国家的投入成本已经降低了一半。在燃料电池汽车系统的总成本中，烟囱占总投入成本的一半。为了降低总成本，可以降低原材料成本。除了降低投资成本外，还需要针对燃料电池性能的各种原材料进行更可持续的研究，从而可以简化对综合燃料的深入研究。国外最先进的技术是实现空压机与主控制器的集成模式，以及能源中电子设备的集成，从而节省了所需的加湿器，减少了红外传感器的使用。在保证软件系统稳定性的前提下，可以最大程度地降低系统功能成本，并可以大大降低系统的故障率。作为燃料电池性能系统最重要的综合成本影响因素之一，高压储氢罐和电磁阀阀门的成本是影响综合成本的最重要因素之一。随着燃料电池电锥的输入成本的不断降低，加压液化石油气汽缸和发电机阀门的输入成本也在缓慢增加。因此，有必要降低储氢罐的成本。

4结束语

文章主要是对燃料电池汽车的发展现状以及未来的发展趋势展开了研究和分析，同时通过我国与西方国家的对比寻找出其中存在的不足，然后不断进行完善，从而有效推动到我国汽车产业的转型以及升级。

参考文献：

[1]孙桂芝.燃料电池汽车研究现状及发展[J].电子工程学院学报，2020，009（001）：277.

[2]梁栋.燃料电池客车发展现状与前景展望[J].中国高新科技，2020（003）：45-46.

[3]黄亚娟.中国氢燃料电池汽车技术发展现状及前景[J].时代汽车，2020（09）：81-82.

[4]郭凯.插电式氢燃料电池汽车研究现状及未来发展概述[J].汽车实用技术，2020（16）：6-8.

[5]胥巍巍.我国氢燃料电池汽车的发展现状及产业化探究[J].汽车博览，2020（001）：60.

[6]王立波.我国氢燃料电池客车产业发展现况及趋势[J].内燃机与配件，2020（05）：186-187.