燃料電池汽車淺談

陳鳳祥

工學博士

同濟大學副教授

博士生導師

研究方向：

燃料電池發動機控制，控制理論與應用。

眾所周知，汽車尾氣排放污染嚴重，新能源汽車的發展和推廣成為必然。特別在2015年，燃料電池客車、燃料電池汽車等詞已經在國內外的網絡上刮起了一陣旋風。今天，我們就來介紹一下清潔能源和綠色交通的終極解決方案——燃料電池汽車。

在汽車領域，我們所提及的燃料電池汽車，指的是氫燃料電池汽車。燃料電池的能量來源為氫氣，氫氣與空氣中的氧氣“溫和”地發生反應，將氫能轉化成電能并生成清潔產物——水。氫氣的來源主要是太陽能、風能、生物能制氫以及工業副氫。

與能量儲存型的鋰離子電池相比較，燃料電池是能量轉換型，更可靠安全。如我國北方冬季溫度可低達30℃，在此環境溫度下，鋰電池的性能將衰減50%，而燃料電池只需30秒就可以達到額定功率的50%，和傳統汽車相當，更具有可靠性。

在安全性方面，通常人們的思路是，帶著一大罐可燃氣體是不安全的，但是事實正好相反，氫氣雖然可燃，但是需要助燃劑氧氣，也就是說純氫氣是不會燃燒爆炸的，道理就像油鍋著火，我們蓋上鍋蓋阻隔氧氣來進行滅火一樣。豐田現代等企業還對燃料電池汽車進行了槍擊、撞擊、火燒等試驗，均未有爆炸情況發生，安全性可以得到保證。鋰電池的能量總是儲存在電池內部，是不可控的，手機當中那么一小片鋰電池，也時有爆炸的報道。

燃料電池汽車充氫與傳統汽車加油無異，只需要幾分鐘時間就可以充滿氫氣。以去年年末上市的豐田MIRAI燃料汽車為例，3分鐘將氫氣充滿后，可以行駛約650公里。整車壽命為15年，行駛里程為20萬公里，目前已經針對日本以及歐美國家進行銷售。

單純地說燃料電池汽車的充電時間和續駛里程，大家可能沒有概念，我們可以與鋰離子電池純電動汽車的數據對比一下。就前一陣子大熱的特斯拉來說，它可以算得上是電動汽車中的貴族，外形炫酷，具有蓮花跑車的“基因”，各項性能也是電動汽車中的佼佼者。普通情況下純電動汽車的充電時間為6-10小時（充電電流導致充電時間不同），可以行使350公里左右。雖也可以大電流充電，但會致使電池壽命縮短。對比之下，燃料電池汽車以低于純電動汽車1/100的充電時間，可以達到電動汽車近1倍的行駛里程，優勢可見一斑。特別到冬天的時候，可以充分利用燃料電池產生的廢熱進行車輛內部加熱，從而不影響續駛里程。

2015年上半年，財政部、發改委、工信部和科技部四部委聯合下發新一輪新能源汽車補貼政策，在未來5年，補貼額度計劃大幅下調，下調的范圍包括各續駛里程的純電動乘用車和插電式混合動力乘用車，但是并不包括燃料電池乘用車。2013年-2020年新能源汽車補貼標準如下表所示。從各種車型補貼金額的變化趨勢和補貼金額，可以看出我國正在順應時勢，大力推進燃料電池汽車的商業化進程。

在2008年北京奧運會和2010年上海世博會中，燃料電池車輛作為示范車進行運行。燃料電池汽車無論在安全可靠性、充氫便捷性、續駛里程還是國家支持方面，都具有極大優勢。目前，世界各大整車廠也都紛紛推出了燃料電池汽車或給出了時間表。可以預見，在未來燃料電池汽車將逐步成為汽車領域的主力軍。