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3深层讲解:电动车辆技术问题

作者:时间:2012-07-16来源:网络收藏

4.需要解决的问题

  对于纯燃料电池车或基于氢能源的其他类型车,怎样合理控制制氢成本和建立社会网络化的储氢站是一个重要工程;在行驶的汽车里怎样保存氢燃料也是一个重要课题。

  储氢基本上有三种,一是在超低温-253°将氢呈液态保存,二是用高压(约5000磅/平方英寸)压缩气态氢,提高能量密度,三是用金属氢化合物在普通常温下储存氢;具体来说,燃料电池电动车普及化道路上尚需攻克的课题主要有:

  (1)氢气燃料的供给

  如前所述,燃料电池电动车以燃料的氢气与空气的氧气反应,以其产生的电力推动马达而得以行驶。相较于传统电动车,燃料电池电动车的燃料电池可视为小型发电厂,且燃料电池电动车可以改善传统电池过重、电能容量及长时间充电的缺点,燃料电池发电可视为水电解的逆反应,发电过程中只有水份的排放,是清净的动力能源。而这些都依赖于氢能源的充足供给。

  以国外的情形为例:日本经济产业省原来预估2010年底,燃料电池电动车可以达到5万台,2020年达到500万台的目标,目前看来似乎有些过热,各个车厂开始以较务实的态度对应这件事情。Toyota预定2003年燃料电池电动车商品化,且希望将价格訂在日币1000万元以下才具产品竞争力。但短期内,燃料电池价格不易降至数百万日元内。同期从事研发工作的Honda、Daimler Chrysler、Ford等车厂都认为燃料电池电动车发展的难题是─氢气燃料的供给。特别是氢气供应站与氢气燃料的环境整备 (infrastructure)。燃料电池电动车可以纯氢气为燃料,抑或以碳氢系燃料如甲醇、天然气、汽油等经由重组取得富氢气燃料,其热值等性质虽各有所长,以储存性与管理而言,甲醇与高品质的汽油经由重组似乎较具优势。

  (2)燃料重组

  燃料重组,最大的问题在于重组过程中造成的高温现象,甲醇重组时温度约300℃,汽油重组时的温度则高达800℃(碳与氢分子键结强,不易打断),已经在道路行驶测试(fleet test)的甲醇重组方式燃料电池电动车,因为高温而需要配置大型冷却风扇,产生令人不快的噪音问题,虽然静肃性 (如:马达运转等)仍较传统电动汽车优越,但燃料重组时大型冷却风扇噪音问题亦不得不重视。而且大型冷却风扇亦会造成能量消耗,燃料重组方式燃料电池电动车因兼顾能源效率与噪音问题,事实上、较Toyota 的Prius 的复合动力能源效率相异不大,看不出燃料电池电动车的显著优势。更何況燃料重组时并非百分之百的零污染,仍有一定量的CO2甚至NOx和SOx排出。以甲醇重组并完成日本道路行驶测试的Mazda认为“唯有以纯氢气作为燃料的燃料电池电动车才具有挑战性!”甲醇与汽油重组衍生的各种问题,特别是高温,是燃料电池电动车普及化的一大障碍。另外,高效率的重组器开发亦刻不容缓。

  (3)纯氢气燃料储存方式

  纯氢气燃料,似乎是燃料电池电动车未来可能普及化的燃料供应方式,然而氢气的储存却是另一问题点。目前即使是气密性最佳的燃料容器,充气后长时间放置很可能即漏失完毕!

  氢气燃料储存方式有高压储氢(compressed hydrogen gas),可能引发安全上的顾虑,理论上较高的压力储氢量越多,但高压储氢材料容器的价格昂贵,尤其是燃料电池电动车,这种移动式载具必须考虑碰撞的安全性;低温储氢,要储存氢气燃料于 -273℃环境,其所需低温储存处理的能量消耗亦不容忽视,且应考虑前述漏失问题;较安全且可行的方案是储氢合金(metal hydride,储存效率仍有极大的改善空间。

  (4)纯氢气燃料的制备

  依照日本经济产业省预估2020年达到500万台的燃料电池电动车目标,相当于一年需要37亿5000mm3的氢气,这样的消耗量单靠天然气提炼氢气是不可能符合需求,況且在精制氢气时亦会衍生一定数量的CO2排放,与降低CO2排放诉求的燃料电池电动车互为矛盾,其实只是CO2排放只是改变为燃料电池电动车以外发生的场所罢了。


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关键词: 电动车辆 技术
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