燃料電池汽車的工作原理是,使作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中,與大氣中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生出電能發(fā)動電動機(jī),由電動機(jī)帶動汽車中的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu),進(jìn)而帶動汽車的前后方向軸、后橋等行走機(jī)械結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)動車輪驅(qū)動汽車。
核心部件燃料電池采用的能源間接來源是甲醇、天然氣、汽油等烴類化學(xué)物質(zhì),通過相關(guān)的燃料重整器發(fā)生化學(xué)反應(yīng)間接地提取氫元素;直接來源就是石化裂解反應(yīng)提取的純液化氫。
燃料電池的反應(yīng)結(jié)果將會產(chǎn)生極度少的二氧化碳和氮氧化物,這類化學(xué)反應(yīng)除了電能外的副產(chǎn)品主要產(chǎn)生水,因此燃料電池汽車被稱為綠色的新型環(huán)保汽車。燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2~3倍,因此從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面,燃料電池汽車是一種理想的車輛。
燃料電池汽車在國外的發(fā)展
長期以來,世界各國政府和主要汽車集團(tuán)都高度重視燃料電池汽車研發(fā),投入大量資金用于燃料電池汽車及氫能研發(fā)、試驗(yàn)考核和市場培育。
日本
日本政府高度重視并持續(xù)開展燃料電池汽車和氫能開發(fā),在過去30年時間內(nèi),已先后投入上千億日元用于燃料電池汽車和氫能的基礎(chǔ)科學(xué)研究、技術(shù)攻關(guān)和示范推廣。隸屬于日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的燃料電池商業(yè)化組織(FCCJ)先后于2009年7月和2010年7月發(fā)布了《燃料電池汽車和加氫站2015年商業(yè)化路線圖》,明確指出2011~2015年開展燃料電池汽車技術(shù)驗(yàn)證和市場示范,隨后進(jìn)入商業(yè)化示范推廣前期。
今年5月30日,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布《氫燃料電池車普及促進(jìn)策略》,將氫燃料、氫燃料電池車相關(guān)的國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)引入日本國內(nèi),并將其作為國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),從而使日本制造的氫燃料電池車更易于出口海外。為此,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省放松管制,修改《高壓氣體保安法》,將每次補(bǔ)給的氫燃料壓力上限由大約700個大氣壓提升至875個大氣壓,從而擴(kuò)大氫氣罐容量,將續(xù)駛里程提升20%。
6月12日,日本自民黨“資源能源戰(zhàn)略調(diào)查會”提交議案《實(shí)現(xiàn)氫社會政策建言》,提出了具體的氫燃料電池車普及目標(biāo)和政策支持措施。例如:每座加氫站最高補(bǔ)貼2億日元;2017年前免費(fèi)供應(yīng)氫燃料;2017年前氫燃料電池車免費(fèi)在高速公路上行駛;到2020年,使氫燃料電池車年銷量達(dá)到4萬輛;到2030年,使氫燃料電池車年銷量達(dá)到40萬輛,累計(jì)銷售200萬輛;到2025年,使氫燃料電池車售價與目前的混合動力車持平(即200萬日元);2025年前,購買一輛氫燃料電池車補(bǔ)貼200萬日元等。
6月19日,以上述提案為基礎(chǔ),日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省制定了從目前到2040年的氫能源普及路線圖。其中,氫燃料電池車方面,政府認(rèn)為有必要提供補(bǔ)貼,減輕消費(fèi)者負(fù)擔(dān),并通過量產(chǎn)及技術(shù)革新來降低成本。
歐盟
繼在第六框架計(jì)劃中拿出大量資金用于燃料電池汽車和氫能的研究之后,2009年,歐盟批準(zhǔn)燃料電池和氫能技術(shù)項(xiàng)目行動計(jì)劃,計(jì)劃從歐盟第七框架計(jì)劃中拿出4.7億歐元,持續(xù)資助燃料電池汽車及基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)研發(fā)。
德國
德國政府也高度重視燃料電池汽車及氫能研發(fā),該國交通部、環(huán)境署、經(jīng)濟(jì)部等部門聯(lián)合啟動燃料電池及氫能國家創(chuàng)新計(jì)劃,擬與企業(yè)聯(lián)合出資14億歐元,用于燃料電池汽車、氫能等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),以確定德國在燃料電池汽車領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位和競爭力。
美國
美國政府對燃料電池汽車支持在布什任職期間達(dá)到頂峰;在奧巴馬政府期間,美國能源部宣布從美國振興計(jì)劃(American Recovery and Reinvestment Act Funding)中撥款4190萬美元支持燃料電池特種車的研發(fā)和示范,另在2011年美國財(cái)政預(yù)算中安排5000萬美元用于燃料電池和氫能技術(shù)研發(fā)。
此外,加拿大、韓國、澳大利亞、巴西、法國和英國等國家政府均積極支持燃料電池汽車和氫能研發(fā)。2009年,戴姆勒、福特、通用、豐田、本田和現(xiàn)代汽車等6家世界主要汽車公司簽署備忘錄,持續(xù)開展燃料電池汽車研發(fā),計(jì)劃于2015年大力推廣燃料電池汽車,并快速形成幾十萬輛燃料電池汽車保有量。