阻碍燃料电池车普及的意外部件 开启了氢社会的大门
丰田宣布上市燃料电池车,开启了氢社会的大门。然而,高压氢燃料罐却是汽车设计和基础设施建设的瓶颈。
普及燃料电池车(FCV)需要解决哪些课题呢?
丰田将于2014年12月15日上市FCV“MIRAI”。本田也计划2015年度上市FCV。日本厂商带头走进“氢社会”新时代,可谓是划时代的成就。然而,FCV的普及还存在价格和基础设施的建设课题。MIRAI价格高达723万日元(含税),虽然可以使用补贴,加氢站的建设也迟迟未取得进展。
在这种情况下,汽车厂商又发现,还有一种令人意外的部件或许会阻碍FCV的普及。这就是储存FCV的能源氢的高压氢燃料罐。
丰田2014年11月18日发布了燃料电池车“MIRAI”(上)。配备了两个用碳纤维包覆的高压氢燃料罐(右)。高压罐的尺寸和形状仍是今后的课题。
高压罐未实现革新
燃料电池系统的主角是使氢和氧发生化学反应来发来的电池组(Stack)。电池组会影响FCV的性能和成本,因此一直被称为燃料电池系统的心脏部分。
丰田对电池组反复进行了改良,与2008年的试制车相比,将输出密度提高至2倍以上,成功实现了小型化。昂贵的铂催化剂的用量也大幅减少。
然而,高压罐却一直未能大幅实现小型化。虽然通过减薄包覆高压罐的碳纤维削减了成本,但由于里面装的是高达700大气压的高压燃气,“圆柱形的形状和尺寸基本都未能改变”(丰田技术人员)。
这变成了FCV设计上的障碍。MIRAI将两个高压罐分别配备在后座下方和后备箱下方。由于占的空间比较大,所以MIRAI未能实现5座的设计。
如果能实现像油箱那样扁平的形状等,车辆的设计自由度就会提高。但高压罐无法实现这种形状。比如,内外的压力都非常高、需要具备高度安全性的飞机和火箭最后都是做成圆柱形的。丰田的技术人员叹息说,“对此找不到革新性技术”。
混合动力车未采用专用底盘,而是使用与普通汽油车相同的底盘降低了成本。而FCV由于高压罐的尺寸和形状问题,很难共享底盘。
正为丰田的MIRAI充氢。每次需要3分钟左右,可行驶约650km
降低氢基础设施成本的方法
高压罐还阻碍了基础设施的建设。加油站大约需要1亿日元就能建成,而加氢站的建设成本需要4亿~5亿日元。由于日本的安全标准比较严格等原因,必须设置支持高压氢的特殊设备。投资回收困难大,这是基础设施建设未取得进展的主要原因。
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