新能源汽车迎来了燃料电池汽车新时代？

来源：车神榜作者：综合报道   2015-08-13 12:26 点击：   二维码
燃料电池具备锂电池无法匹配的优势，如续航里程接近500km、氢气加注时间仅3分钟等，而普通BEV的续航里程在200-250km，快充时间约0.5h-1h，慢充时间5h-8h。

2014年12月15日，丰田发布世界最初的燃料电池汽车“未来”，一辆承载新能源汽车未来的产品。从2011年，FCV已经崭露头角：2011年9月日产与戴姆勒达成FCV共同研发共识；2013年1月福特加入日产戴姆勒协同研发组织；同期，丰田与宝马、本田与通用结成共同研发体。目前，本田及现代的燃料电池汽车产品也已经提上日程。

新能源汽车迎来了燃料电池汽车新时代？

图1 丰田燃料电池汽车“未来”

1.为什么是燃料电池汽车？

FCV与EV最大的区别,即燃料电池与锂电池的区别。燃料电池是“能量制造者”，氢气与氧气在高效催化剂的促进下“燃烧”释放电能，锂电池是“能量周转者”，把外部的电能储存为电极材料的化学能，再释放出来。

燃料电池具备锂电池无法匹配的优势，如续航里程接近500km、氢气加注时间仅3分钟等，而普通BEV的续航里程在200-250km，快充时间约0.5h-1h，慢充时间5h-8h。

2.燃料电池汽车综合效率

这里综合效率及排放考虑的是全生命周期，即从能源开采制造到车辆行驶的全过程（Well to Wheel）。当FCV及EV的燃料供给源限定为天然气，普通燃油车为汽油时，给出的FCV与EV的效率评价结果。

1. FCV的综合效率高于EV及燃油汽车。FCV的综合效率为40%，EV为33%，燃油汽车在原油精炼效率达到84%的情况下，综合效率为仅为25%。此处，能量源限定为天然气，如果采用核能及技术性能更高的氢气制备技术，FCV及EV在Well to Tank过程中的效率会更高。

EV在Tank to Whell阶段的效率高于FCV。EV的效率为85%，FCV的效率为59%。FCV动力系统中，采取的“电电耦合”，即加载燃料电池的同时配备锂电池等储能系统调节功率变换，适应不同的输出。当锂电池等储能系统的效率为85%时，燃料电池的实际效率为70%。随着Pt/C分散复合技术、3D立体微流道技术等在燃料电池应用，燃料电池的实际效率有望进一步提升。

3.燃料电池汽车减排效果

FCV在Well to Wheel模式下，CO2排放量低于燃油汽车及BEV，略高于EV。如图2所示，FCV的CO2排放量为78，低于燃油车的147及HEV的95，略高于EV的55，但以上计算的结果计算的是日本能源结构，日本核电比重约22%，煤炭的比重仅为27.1%，而中国的煤炭比例高达67.5%，所以以目前我国煤炭发电为主（约67%）的能源结构下，FCV的排放量会更接近于EV。

目前FCV排放效果受氢气制备技术制约，未来FCV的排放可能接近HV。以太阳能为能源直接制备氢气的情况下，FCV的排放仅为14，几乎是天然气改质制氢的18%，由此看出氢气制备方式对FCV排放起到决定作用。目前工业氢气主要采集自炼油、炼钢过程中附属产物。随着如天然气（甲烷）等改质制氢技术的规模化发展，氢气制备效率进一步提高，未来FCV的排放可能接近HV。

图2 各类汽车行驶1km产生的CO2量(g/km)

 
新能源汽车迎来了燃料电池汽车新时代？
 

备注：供电根据日本电力能源情况测算。数据源：日本汽车研究所。

总体来看，目前FCV在续航里程及加注时间具备优势，天然气为能量源的情况下综合效率高于燃油车及EV，CO2排放量受制于氢气制备技术略高于普通EV。随着燃料电池技术及氢气制备技术的提升，未来FCV具备在效率及排放方面具备广阔的提升空间。