燃料电池电动汽车的主要优势有哪些？
来源：宝鄂实业
2019-09-06 08:32
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燃料电池电动汽车
早在1839年，英国人格罗孚就提出了氢和氧反应发电的原理。20世纪60年代，研发出了液氢和液氧发电的燃料电池，由美国UTC公司首先用于航天和军事用途。近20年来，由于石油危机和大气污染日趋严重，以质子交换膜式为代表的燃料电池技术，受到世界各国普遍重视。各大跨国汽车公司纷纷投入巨资，研发出了各种类型的燃料电池电动汽车(FCEV)。
4.1质子交换膜燃料电池（PEMFC）主要优点
（1）其排放生成物是水及水蒸汽，为零污染；
（2）能量转换效率可高达60～70％;
（3）无机械振动、低噪声、低热辐射;
（4）宇宙质量中有75％是氢，地球上氢也几乎是无处不在。氢还是化学元素中质量最轻、导热性和燃烧性最好的元素;
（5）氢的热值很高，1kg氢和3.8L汽油的热值相当。
4.2燃料电池电动汽车存在的技术、经济问题
在我国，国家科技部将研发燃料电池客车和燃料电池轿车列为“十五”和“十一五”计划“863”重大科技项目。并已取得一系列重大科技成果，但是在多年科研实践中，也暴露出一些技术、经济问题:
（1）燃料电池发动机的耐久性寿命短
一般仅1000～1200小时（国外达2200小时），燃料电池汽车行驶4～5万km，功率即下降～40％，和传统内燃机可普遍行驶50万km以上相比，差距很大；
（2）燃料电池发动机的制造成本居高不下
一般估计3万元/kW（国外成本约3000美元/kW），与传统内燃机仅200～350元/kW相比，差距巨大。由于其中如质子交换膜、炭纸、铂金属催化剂、高纯度石墨粉、氢回收泵、增压空气泵等关键部件均依靠进口，所以与国外相比，并没有成本优势；
（3）燃料电池发动机对工作环境的适应性很差
国产可在0～40℃气温下工作，低于0℃有结冰问题，高于40℃过热不能正常工作；此外对空气中的粉尘、一氧化碳、硫化物等都十分敏感，铂催化剂极易污染中毒失效；
（4）燃料电池汽车的使用成本过于高昂
例如高纯度(99.999％)高压氢(>200大巴)售价约80～100元/kg。按1kg氢可发10kW·h电能计算，仅燃料费即约为10元/kW·h，按燃料电池发动机工作寿命1000小时计算，折旧费为30元/kWh。所以总的动力成本达40元/kW·h。与表1对照可知，至少在目前，由燃料电池发动机提供1kWh电能的成本远高于各种动力电池，这从一个侧面反映了作为汽车动力源，燃料电池汽车还有相当的距离。
4.3目前燃料电池电动汽车的研究课题
尽管存在如此多的问题，但是燃料电池仍然是人类迄今为止，发明的最清洁、安静又可无限再生的能源，值得我们为实现燃料电池电动汽车的产业化，付出更大的努力。
为此建议从以下几个方面进行工作:
（1）以更为创新的思维，对燃料电池的基本理论和基础材料进行深入研究，例如努力探寻非铂金属催化剂;努力研制抗电腐蚀金属双极板和耐高温(>110℃)高机械强度质子交换膜等;
（2）努力实现如炭纸、增压空气泵等关键零部件的国产化，以降低整机成本;
（3）进一步提高整机的优化集成技术，着力提高整机的耐候性（高、低气温变化）、抗大气污染能力和耐电负荷急剧变化能力等。
5、电机及电动车轮的分类
电动汽车驱动电机是所有电动汽车必不可少的关键部件。目前使用较多的有直流有刷、永磁无刷、交流感应和开关磁阻等四种电机。
美国和德国开发的电动汽车大多采用交流感应电机，主要优点是价格较低、效率高、重量轻，但启动转矩小。日本研制的电动汽车几乎全部使用永磁无刷电机，其主要优点是效率可以比交流感应电机高6个百分点，但价格较贵，永磁材料一般仅耐热120℃以下。开关磁阻电机结构较新，优点是结构简单、可靠、成本较低、起动性能好，没有大的冲击电流，它兼有交流感应电机变频调速和直流电机调速的优点，缺点是噪声较大，但仍有一定改进余地。表6列出四类电机比较。
显然表6中四种电机各有优缺点，但是对于电动汽车而言，由于电能是由各类电池提供，价格昂贵而弥足珍贵，所以使用相对效率最高的永磁无刷电机是较为合理的，它已被广泛用于功率小于100kW的现代电动汽车上。
