BU-1005:燃料电池汽车有未来吗?

了解运输燃料电池的复兴

燃料电池作为一种推进系统在很多方面都优于电池,因为与纯电池推进的车辆相比,燃料电池在重量和体积上需要更少的能量存储。图1显示了由燃料电池(FC)驱动的车辆与铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池相比的实际行驶里程。(也看到Bu-210:燃料电池如何工作?

驱动范围作为能量存储的功能
图1:练习场作为能量储存的函数。电池电量的对数曲线尺寸和重量的限制。FC具有线性进展,类似于冰车。

注意:35MPa氢气罐指压力为5000psi;70 mpa是10000 psi。
资料来源:国际氢气能源,34,6005-6020(2009)+

我们可以清楚地看到,当增加电池的尺寸以实现更长的距离时,电池就会变得太重。在这方面,燃料电池享有与内燃机(ICE)相似的品质,因为它可以克服长距离只需要增加额外的燃料。

在航空运输中,燃料的重量是最关键的。航空公司只携带足够安全到达目的地的燃料,因为他们知道,随着飞机重量的减轻,在飞行接近终点时,燃油效率会更高。一个研究小组计算出,如果把飞机上的煤油换成电池,飞行时间不会超过10分钟。

虽然燃料电池承担了车辆内燃机的责任,但较差的响应时间和较弱的功率波段使车载电池成为必要。在这方面,FC汽车类似于配备车载充电器的电动汽车,可以保持电池充电。这导致了较短的循环周期,从而降低了电动汽车的电池压力;与混合动力汽车相似的推进系统。

中型汽车的Fc产生大约85kW(114小时)(114小时),以充电18kWh车载电池并驱动电动机。在启动时,车辆充分依赖电池;燃料电池仅在5-30秒内达到稳定状态后贡献。在预热期间,电池还必须提供电力以激活空气压缩机和泵。一旦温暖,FC为巡航提供了足够的力量;然而,在加速期间,通过和爬山爬升FC和电池提供节流阀。制动为电池提供动力。

氢燃料电池的成本大约是汽油的两倍,但与内燃机相比,燃料电池在燃料转化为能源方面的效率更高,这使得两种系统的效率不相上下。燃料电池还具有比内燃机产生更少温室气体的额外好处。

氢通常是从天然气中产生的。人们可能会问,“为什么不直接在内燃机中燃烧天然气,而不是通过转化器将其转化为氢气,然后在燃料电池中将其转化为电力,以供给电力马达?”答案是效率。在燃烧涡轮中燃烧天然气发电的效率系数仅为26%至32%,而燃料电池的效率为35%至50%。也就是说,与简单的燃烧过程相比,支持FC所需的机械成本更高,需要更多的维护。

进一步复杂化问题,建立氢基础设施是昂贵的。能够将天然气改革为氢气的加油站,以支持2,300辆以上超过200万美元,或每辆车870美元。相比之下,通过连接到现有的电网,可以容易地安装电荷2级充电插座。与FC的好处是快速再补充类似于用液体燃料填充罐。

耐用性和成本是FC的进一步阻碍,但改进已经做出。fc驱动汽车的使用寿命从1000小时增加到2000小时,增加了一倍。2015年的目标是5000小时,即车辆寿命为24万公里(15万英里)。

另一个挑战是汽车成本,因为燃料电池比内燃机的制造成本更高。作为指导方针,FC汽车比插电式混合动力汽车更贵,插电式混合动力汽车比汽油动力汽车更贵。由于燃料价格较低,替代推进系统很难单从成本上进行论证,必须考虑到环境效益。日本正在重新努力使用FC推进技术,以提供内燃机和电动汽车的替代方案。丰田计划到2050年逐步淘汰ICE,其他汽车制造商也在观察这一趋势。

最后更新日期:2020年11月20日

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你应该知道的基础知识
电池和你
电池作为电源

评论(6)

2017年1月15日在凌晨4:51
理查德。写道:

很高兴刚刚发现电池大学。看起来像稳固信息的伟大来源,关于这个游戏改变技术(汽车,手机,PC等等)。

在上面的第一段中有一个拼写错误。它不应该说“更多能量”,而不是“少”,在第一句话中?

2017年2月24日上午11:57
加里写道:

本文谈到燃料电池推进的储能量和重量要求,而不是储存的能量总量。尽管水电解低效率,但我一直被氢燃料电池印象深刻。

2017年11月24日5点29分
马塞尔写道:

需要考虑的一个重要指标是加油的每英里费用。电池的往返效率仍然高于燃料电池的典型转换效率,这一事实意味着除非氢能以低于市电的价格出售,电池将在这个指标上保持优势。

既然如此,我认为燃料电池公司如果想在这方面与纯电动汽车竞争,就应该努力争取更高的转换效率。

2018年3月22日上午7:06
jimjfox写道:

通过BEV-VS-HFC车辆的相对销售来判断,燃料电池没有太大的未来。具有这种差的能量含量的氢必须高度压缩,使其有用;因此,生产,转移和储存成本减轻了它。
FC可能有特定的应用,但对于主流的运输,电池尽管有缺点,仍然是电源的选择。

2018年7月23日在4:51 AM
杰米写道:

我敢肯定,燃料电池有一个光明的未来,可以被认为是燃料的替代来源,因为许多燃料电池汽车也将有相当大的电池来制造它们,本质上,混合动力车,无论它们是否插电。与未来10年买卖的数量相比,目前的市场可能微不足道。

2019年5月17日凌晨1点
Daniel Bejarano.写道:

Buenosdías,

Me Gusta La Idea de Que LasBateríasseanextaibles e intercambialbles,No Es Necesario Que Tengan Mucha Pucca PocoIdad(Con Una Puveidad de 8 KwhEstaríabien)。Cómoestaelercado acerca de Este Tipo deBaterías?

Muchas Gracias,Y Felicidades Por Este Sitio Web,ES de Mucha Ayuda。