一 氫燃料電池車如何工作
qingranliaodianchicheshiliyongranliaodianchifachudedianliqudongdiandongji，daidongqichexingshi，suoyi，tashiyizhongdiandongqiche。yicijiaqinghou，ranliaodianchichenengpaodelichengqujueyucheshangsuoxiedaideqingqideshuliang，erranliaodianchichededonglitexing，runengpaoduokuai、能爬多陡的坡，則主要取決於燃料電池動力係統的功率及匹配。
燃料電池車的動力係統可分為以下三種情況：
1全燃料電池，即汽車的動力全部來自燃料電池；
2燃料電池和電池(或超級電容器，或飛輪等儲能設備)的混合係統；
3燃料電池和內燃機組成混合係統。
燃料電池車的基本設計思想是盡量采用小功率燃料電池，並添置輔助動力源，既降低車的成本，又改進車的加速、爬坡等性能。采用燃料電池發動機作為汽車的動力之後，汽車結構會發生重大變化，沒有了常規的發動機、離合器、傳動軸、萬wan向xiang軸zhou等deng，汽qi車che的de機ji械xie零ling件jian將jiang被bei大da大da簡jian化hua。化hua學xue工gong業ye和he電dian子zi工gong業ye在zai汽qi車che製zhi造zao中zhong將jiang扮ban演yan重zhong要yao角jiao色se。所suo以yi有you人ren認ren為wei燃ran料liao電dian池chi汽qi車che是shi汽qi車che工gong業ye的de第di二er篇pian章zhang。燃ran料liao電dian池chi車che與yu其qi他ta替ti代dai燃ran料liao車che相xiang比bi，具ju有you明ming顯xian的de優you越yue性xing潔jie淨jing無wu汙wu染ran，SO 、NO 和顆粒物接近零排放，也不產生CO ，唯一的排放物是水。圖1給出使用各種不同燃料的汽車的排放比較，顯然，燃料電池車是最環保的，其排放接近零。
燃料電池發動機的噪聲低，有資料指出柴油公共汽車在48km/h時噪聲達80分貝，而P3燃料電池發動機在48km/h時的噪聲僅72分貝，可見燃料電池發動機的噪聲要比普通的內燃機小得多。
圖1 使用不同燃料車輛的排放比較
燃料電池能源轉換效率高(40%以上) ，續駛裏程可與汽油車相當；模塊式結構，功率可大可小，可按不同需要配置，用於兩輪車、三輪車、小轎車及載重卡車等。因此，以燃料電池車為最終目標的新一輪汽車技術創新是世界汽車產業的一次革命。
二 燃料電池公共汽車(FCB)
1993年，世界上第一輛燃料電池大客車由加拿大的巴拉德動力係統公司開發成功。從那時起FCB得到迅速發展。不少城市如美國芝加哥、加拿大溫哥華等都舉辦過燃料電池公共汽車示範。規模最大的是在2004年開始的歐洲燃料電池公共汽車示範計劃，參加示範有三十輛姆勒·克萊斯勒汽車公司的燃料電池公共汽車，這種Citaro低地板燃料電池公共汽車，長12米，三 門，設有三十個座位，最多可容納70名乘客；采用由巴拉德動力係統公司製造的燃料電池發動機，功率大於200kw，最高車速80km/h；壓縮儲氫罐置於Citaro燃料電池公共汽車的頂部，氫氣壓力35MPa，續駛裏程200~250公裏；電機、變速箱、驅動橋及其它輔助機械位於公共汽車後部。2006年第一期示範成功地完成，目前正進行第二期示範。第二期示範包括了北京和澳大利亞琅斯市的各 輛燃料電池公共汽車。圖2為2004年在北京Hyforum2004展覽會展出的Citaro燃料電池公共汽車。
圖2 2004年在北京展出的用於歐洲示範的燃料電池公共汽車
三 燃料電池轎車
雖然燃料電池車技術發展的曆史不長，但是到底是誰製造出世界第一輛燃料電池汽車已是不容易考證的問題了。這裏僅以戴-克汽車公司為例說明燃料電池轎車的快速發展曆程。戴-克公司在1994年推出第一代氫燃料電池車Necar1時， Necar1的車廂裏布滿燃料電池和氫燃料裝置(重達800kg)，以至於救護車一般大小的Necar1內隻能乘坐2人(包括駕駛員在內)。
1995年，Necar2型車問世，其原型車為Vito牌小型客車。該車設有6個座位，燃料電池組安放在後排座椅下麵，兩個儲氫罐置於車頂部，較前一代車有很大改進，此車最高車速達到110km/h。
1997年秋季，以奔馳牌A係列車為原型的Necar3型xing燃ran料liao電dian池chi轎jiao車che製zhi成cheng，以yi甲jia醇chun為wei燃ran料liao，用yong甲jia醇chun重zhong整zheng製zhi取qu氫qing而er供gong給gei燃ran料liao電dian池chi使shi用yong。汽qi車che需xu安an裝zhuang甲jia醇chun重zhong整zheng器qi，因yin此ci，燃ran料liao電dian池chi動dong力li係xi統tong和he甲jia醇chun重zhong整zheng器qi的de匹pi配pei成cheng為wei大da問wen題ti。實shi際ji上shangNecar3是不成功的，在戴-克公司宣布製成Necar3的消息後，一直沒有示範的信息。
1999年2月，戴-克公司的Necar4型燃料電池轎車 仍以奔馳A係列轎車為原型 在美國華盛頓展出，車上的液體氫儲罐直接向燃料電池係統提供氫燃料。可供5人乘坐和放行李。最高車速為145km/h，加注一次燃料汽車可連續行駛450km。
2000年Necar5型車問世，實際上是Necar係列的修正版。與Necar4型車相比，燃料電池動力係統外形尺寸大為縮小，燃料電池組的體積較上代車縮小二分之一，隻有80cm×40cm×25cm，質量減少三分之一，輸出功率提高至75kw，相當於1.8L汽油機。甲醇重整器尺寸比Necar3型車的縮小三分之一，而效率則提高50%。此車裝用的異步感應電動機也比上一代車的性能更好、質量更輕、價格更低。所有這些改進措施，使整車自質量減少300kg。該車最高時速為150km，加注一次燃料可連續行駛的路程比Necar3延長200km。
2001年以後，公司開發了更加實用的F-Cell型燃料電池小轎車。其性能與Necar5相(xiang)當(dang)，隻(zhi)是(shi)燃(ran)料(liao)由(you)甲(jia)醇(chun)改(gai)為(wei)高(gao)壓(ya)氫(qing)氣(qi)。由(you)於(yu)省(sheng)去(qu)甲(jia)醇(chun)重(zhong)整(zheng)係(xi)統(tong)，使(shi)得(de)該(gai)車(che)的(de)造(zao)價(jia)大(da)為(wei)降(jiang)低(di)。此(ci)時(shi)的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)轎(jiao)車(che)已(yi)經(jing)和(he)普(pu)通(tong)汽(qi)油(you)車(che)在(zai)外(wai)形(xing)和(he)內(nei)部(bu)空(kong)間(jian)上(shang)沒(mei)有(you)區(qu)別(bie)。
圖3 戴-克汽車公司F-Cell燃料電池轎車在Hyforum2004展出
除戴-克公司外，世界上所有著名的國際汽車製造商，如通用、福特、豐田、本田等都在開發燃料電池車，並且各有特色。由於篇幅關係，這裏不再一一列舉。
四 我國的燃料電池車
在我國，科技部一直重視燃料電池車的開發，在“九五”期間開始支持燃料電池車的研究，在“十五”期間加大支持力度，撥款3.8億元人民幣支持燃料電池車。燃料電池轎車由上海同濟大學負責，燃料電池公共汽車由清華大學負責。2004年5月25~28日在北京舉辦了第二屆國際氫能論壇，2004年5月25日是中國燃料電池車發展史上值得記憶的日子，這一天，我國自主開發的燃料電池公共汽車和世界最先進的德國戴-克汽車公司的燃料電池公共汽車一起列隊駛過天安門，開到人民大會堂前，為Hyforum2004的成功召開，增添了光彩，為我國氫能工業長了誌氣。
圖4為我國自行研製的燃料電池公共汽車，其性能參數見表1。圖5為我國自行研製的燃料電池轎車，其性能參數見表2。
圖4 我國自行研究的燃料電池公共汽車
表1 我國燃料電池客車第一輛原型車參數
圖5 我國自行研究的燃料電池轎車 超越1號
表2我國燃料電池轎車第一輛原型車參數
我國還通過燃料電池車的國際合作推動燃料電池車的發展。燃料電池車國際合作項目不少，其中，影響最大的要算全球環境基金(GEE)、聯合國開發計劃署(UNDP)和我國科技部(MOST)合作的燃料電池公共汽車示範項目。
GEE和UNDO希望共同推進在發展中國家開發燃料電池公共汽車項目。中國是幾個發展中國家裏最積極發展燃料電池車的國家，在我國執行的GEE/UND/MOST項目費用大約為3600萬美元，中方支付其中的2/3，遠遠超出其他發展中國家所承擔的份額。
目前，正在進行項目的第二階段，德國的戴一克公司為北京提供的3輛燃料電池車正在北京街頭示範。在上海示範的項目也在積極籌備之中。
圖6為2004年11月在北京農業展覽館舉行的北京燃料電池公共汽車示範車交接儀式。
圖6 北京燃料電池公共汽車示範車交接儀式
我國燃料電池車的發展是按照先由企業、學校帶頭，然後政府支持的模式逐步發展起來的。我國最早自行設計製造 實驗了七輛不同型號的燃料電池樣車，大部分是由這樣的模式開發的。
我國的第一輛燃料電池車於1999年12月在清華大學試驗成功(見圖7)。我國第一個燃料電池民營企業北京富原公司提供自製的5kw PEMFC燃料電池堆，燃料電池由氫氣和氧氣驅動。車的長×寬×高為3.6m×1.3m×2.0m，乘員8人，最高速度達拓20 km/h，一次加氫的續駛裏程為80km。接著，其他公司也開發了多種燃料電池車輛。如2000年底，上海神力公司製成另一輛燃料電池觀光車，車的參數和性能與清華大學-富原公司的車相當，不過，由於改為氫和空氣驅動，原來存放氧氣瓶的空間也放置氫氣瓶，續駛裏程加倍。
圖7 我國第一輛燃料電池車
2001年2月，北京飛馳綠能公司成功示範可乘坐4人的“燃料電池奧運場地指揮車”，車的尺寸為3.6m×1.3m×1.5m，最高速度可達34km/h，加一次氫氣可行駛150km。2001年4月16~19日ri北bei京jing飛fei馳chi綠lv能neng公gong司si在zai北bei京jing舉ju辦ban的de國guo際ji高gao新xin技ji術shu展zhan覽lan會hui上shang展zhan出chu了le另ling外wai兩liang輛liang燃ran料liao電dian池chi車che。一yi輛liang是shi燃ran料liao電dian池chi中zhong巴ba，另ling一yi輛liang是shi燃ran料liao電dian池chi出chu租zu車che。
五 製定符合中國國情的燃料電池車發展戰略
目前燃料電池車的發展麵臨兩個大難題：即(ji)氫(qing)氣(qi)的(de)供(gong)應(ying)不(bu)方(fang)便(bian)和(he)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)車(che)價(jia)格(ge)過(guo)高(gao)。針(zhen)對(dui)這(zhe)樣(yang)的(de)問(wen)題(ti)，我(wo)們(men)一(yi)方(fang)麵(mian)要(yao)建(jian)設(she)加(jia)氫(qing)站(zhan)及(ji)供(gong)氫(qing)網(wang)絡(luo)，要(yao)提(ti)高(gao)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)以(yi)降(jiang)低(di)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)車(che)成(cheng)本(ben)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)，也(ye)要(yao)製(zhi)定(ding)合(he)理(li)的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)車(che)發(fa)展(zhan)策(ce)略(lve)去(qu)適(shi)應(ying)當(dang)前(qian)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)車(che)的(de)現(xian)實(shi)。對(dui)於(yu)我(wo)們(men) 目前正在研究、開發的各種燃料電池車輛，政府應將有限的財力投人大型燃料電池車，而燃料電池觀光車、燃料電池摩托車、燃料電池自行車等則由企業自行發展。在政府支持的燃料電池車中，要優先發展氫燃料電池大客車、公共汽車。
歐(ou)美(mei)等(deng)國(guo)的(de)氫(qing)能(neng)汽(qi)車(che)研(yan)究(jiu)方(fang)向(xiang)主(zhu)要(yao)以(yi)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)小(xiao)轎(jiao)車(che)為(wei)主(zhu)，可(ke)在(zai)我(wo)國(guo)，雖(sui)然(ran)這(zhe)種(zhong)小(xiao)轎(jiao)車(che)是(shi)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)之(zhi)一(yi)，但(dan)首(shou)先(xian)發(fa)展(zhan)氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)公(gong)交(jiao)車(che)並(bing)使(shi)其(qi)商(shang)業(ye)化(hua)更(geng)符(fu)合(he)我(wo)國(guo)的(de)實(shi)際(ji)。其(qi)理(li)由(you)很(hen)明(ming)顯(xian)：一yi是shi公gong交jiao車che線xian路lu固gu定ding，停ting靠kao站zhan固gu定ding，這zhe樣yang便bian可ke以yi在zai公gong交jiao車che集ji中zhong的de地di點dian建jian加jia氫qing站zhan，有you效xiao解jie決jue氫qing能neng發fa展zhan初chu期qi加jia氫qing站zhan少shao的de問wen題ti。二er是shi公gong交jiao車che車che體ti寬kuan大da，對dui燃ran料liao電dian池chi的de體ti積ji要yao求qiu不bu那na麼me嚴yan格ge，如ru何he布bu置zhi發fa動dong機ji、電池、傳chuan動dong等deng各ge項xiang部bu件jian有you較jiao寬kuan鬆song的de空kong間jian，成cheng本ben不bu會hui太tai高gao。而er相xiang比bi較jiao來lai說shuo，小xiao轎jiao車che的de空kong間jian十shi分fen有you限xian，對dui燃ran料liao電dian池chi等deng各ge部bu件jian的de技ji術shu要yao求qiu十shi分fen嚴yan格ge，成cheng本ben自zi然ran會hui很hen高gao。三san是shi一yi輛liang公gong交jiao車che一yi般ban可ke容rong納na70~80人 ，而小轎車一般容納4~5人。公交車一天運行8小時以上 ，家庭用小轎車每天大多是在上下班時使用，總計約2小xiao時shi左zuo右you，可ke見jian公gong交jiao大da客ke車che的de社she會hui效xiao益yi比bi小xiao轎jiao車che高gao得de多duo。四si是shi我wo國guo對dui公gong交jiao車che之zhi類lei大da客ke車che的de需xu求qiu量liang比bi西xi方fang國guo家jia大da許xu多duo，而er我wo國guo與yu歐ou美mei相xiang比bi技ji術shu上shang的de差cha距ju，公gong交jiao車che要yao比bi小xiao轎jiao車che小xiao得de多duo，在zai不bu長chang的de時shi間jian內nei設she計ji出chu外wai形xing美mei觀guan、價格合理的氫能公交車是有可能的。
2026-04-11 09:43:35
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