本田通用電池技術(shù)合作:注重降低成本

日前，通用汽車(chē)公司燃料電池研發(fā)主管Mark Mathias在2014年混合動(dòng)力及電動(dòng)車(chē)技術(shù)研討會(huì )上針對與本田公司合作的燃料電池的新進(jìn)展作了詳盡的闡述，另外還針對目前汽車(chē)行業(yè)中燃料電池以及其他電池的驅動(dòng)方式作了進(jìn)一步的闡述。在2013年7月時(shí)，通用汽車(chē)公司與本田公司就新一代燃料電池和儲氫技術(shù)問(wèn)題達成了一項長(cháng)期共同合作協(xié)議，其中該合作協(xié)議主要針對的是兩者2020年階段計劃，其目的主要是降低燃料電池和儲氫技術(shù)的成本。

Mark Mathias表示：“目前，我們已經(jīng)研發(fā)出符合實(shí)際應用的燃料電池汽車(chē)，但是影響燃料電池汽車(chē)應用的因素包括很多，其中包括車(chē)輛自身技術(shù)、基礎設施以及氫氣供應等問(wèn)題。因此，考慮到目前車(chē)輛自身技術(shù)的進(jìn)一步成熟，現在是時(shí)候對燃料汽車(chē)應用進(jìn)行除技術(shù)外的全面綜合性設計了。

燃料電池汽車(chē)具有續航里程大（續航里程超過(guò)300英里）、快速充電以及零排放等特點(diǎn)。而目前的鋰離子電池、鋰-空氣電池并不能具備以上特點(diǎn)，因此，燃料電池汽車(chē)相比其他形式的電池汽車(chē)，其具有更加廣闊的應用前景?！?/P>

Mark Mathias也曾一直致力于傳統電池和燃料電池新材料的研發(fā)工作，其對這兩種不同的電池技術(shù)非常了解。因此，Mathias在此次2014年混合動(dòng)力及電動(dòng)車(chē)技術(shù)研討會(huì )上還對這兩種不同的電池技術(shù)作了進(jìn)一步的闡述。

圖1不同電池系統重量對應的車(chē)輛續航里程

Mark Mathias表示：“要使燃料電池汽車(chē)續航里程達到300英里，那么需要燃料電池電量達到100千瓦時(shí)，而要想獲得更高的燃料電池電量則需要更多數量的燃料電池。由圖1可以看出，在汽車(chē)續航里程只需要100英里時(shí)，燃料電池系統重量要比其他電池系統重；而在汽車(chē)續航里程要求為300英里時(shí)，燃料電池系統重量要比其他電池系統輕。這是因為燃料電池汽車(chē)需要配備燃料電池系統，而燃料電池系統自身具有較高重量，其能量來(lái)源可以通過(guò)充壓縮氫氣來(lái)獲得；而其他電池系統則可以根據續航里程配備相應的電池數量，其電池系統重量也隨續航里程變化而變化。因此，才會(huì )出現圖中所示現象。這與傳統的內燃機汽車(chē)一樣，傳統內燃機即便是在靜止情況下其自身也具有較高重量，但是其可以通過(guò)添加燃油來(lái)獲得較高的續航里程。

圖2鋰離子電池與燃料電池對應的能量密度

由圖2可以看出，鋰離子電池能量密度雖然在未來(lái)會(huì )得到一定的發(fā)展，但是其能量密度是一定的；而燃料電池能量密度與壓縮氫氣量有關(guān)，其隨著(zhù)壓縮氫氣量的增加而增加，并在一定范圍內遠遠超過(guò)鋰離子電池的能量密度?！?/P>

此次，通用汽車(chē)公司與本田公司達成的合作協(xié)議中規定，雙方將彼此公開(kāi)自主知識產(chǎn)權以及相關(guān)技術(shù)。對此，Mark Mathias表示：“此次通用汽車(chē)公司與本田公司達成的合作協(xié)議具有極其重要的意義，因為協(xié)議內容將保證我們彼此之間技術(shù)產(chǎn)權的公開(kāi)，而將不再存在互相隱瞞等現象，這將極大促進(jìn)合作項目的進(jìn)展?！北咎锕緸閿U充其車(chē)型陣容，其計劃于2015年推出燃料電池汽車(chē)；而通用汽車(chē)公司目前尚未宣布推出燃料電池汽車(chē)的計劃。

Mark Mathias還表示：“目前，我們正致力于燃料電池轉換技術(shù)和儲氫技術(shù)的研究，而我們目前的合作目標為2020年計劃。但是未來(lái)發(fā)展計劃將遠不止這些，未來(lái)計劃將采用更加通用的系統設計以達到節約成本的最終目的?！?/P>

Mathias表示，其已意識到本田公司和通用公司采取了不同的措施。本田公司為其FCX Clarity車(chē)型配備了燃料電池系統，并且其燃料電池系統位置位于后排乘客之間，而并未安裝在傳統的引擎蓋下面。

燃料電池系統的燃料電池堆棧材料、設計和加工是降低成本的關(guān)鍵因素，其占燃料電池系統總成本的45%。而占據燃料電池堆棧成本80%的是電極（如鉑催化劑的成本）、雙極板和交換膜，因此以上三種因素是降低成本首要考慮的三要素。

Mathias表示：“在過(guò)去的十年中，世界上各個(gè)汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)商都非常熱衷于燃料電池汽車(chē)業(yè)務(wù)。而在燃料電池極板的設計中，需要用到交換膜和催化劑，直接生產(chǎn)交換膜和催化劑將極大地降低燃料電池生產(chǎn)效率，各個(gè)電池生產(chǎn)廠(chǎng)商也意識到了其中的重大商機而開(kāi)始直接提供燃料電池設計所需要的交換膜和催化劑。至此，只需要將已有的交換膜和催化劑直接與相關(guān)材料整合便可以進(jìn)行燃料電池的設計，這為燃料電池設計提供了極大地便利?！?/P>

為降低鉑的使用成本，Mathias表示某些成本較低的鉑合金在使用初期具有良好的物理活性，但是其耐久性問(wèn)題仍亟待解決。對于燃料電池電極材料來(lái)說(shuō)，其耐久性問(wèn)題是普遍存在的，但是只有納米粒子純鉑金屬不存在該問(wèn)題。

Mathias表示：“對于燃料電池的設計，需要保證電極材料的穩定性。對此，目前已有大量的研究，其中包括物質(zhì)材料層面上的研究以及系統層面上的研究?！?/P>

另外，在此次2014年混合動(dòng)力及電動(dòng)車(chē)技術(shù)研討會(huì )上，來(lái)自于現代汽車(chē)公司和豐田汽車(chē)公司的工程師們表示其各自的燃料電池汽車(chē)都將在未來(lái)幾年內上市。