本田通用電池技術(shù)合作:注重降低成本

日前，通用汽車公司燃料電池研發(fā)主管Mark Mathias在2014年混合動(dòng)力及電動(dòng)車技術(shù)研討會(huì)上針對(duì)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(duì)目前汽車行業(yè)中燃料電池以及其他電池的驅(qū)動(dòng)方式作了進(jìn)一步的闡述。在2013年7月時(shí)，通用汽車公司與本田公司就新一代燃料電池和儲(chǔ)氫技術(shù)問(wèn)題達(dá)成了一項(xiàng)長(zhǎng)期共同合作協(xié)議，其中該合作協(xié)議主要針對(duì)的是兩者2020年階段計(jì)劃，其目的主要是降低燃料電池和儲(chǔ)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(yīng)用的燃料電池汽車，但是影響燃料電池汽車應(yīng)用的因素包括很多，其中包括車輛自身技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施以及氫氣供應(yīng)等問(wèn)題。因此，考慮到目前車輛自身技術(shù)的進(jìn)一步成熟，現(xiàn)在是時(shí)候?qū)θ剂掀噾?yīng)用進(jìn)行除技術(shù)外的全面綜合性設(shè)計(jì)了。

燃料電池汽車具有續(xù)航里程大（續(xù)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，燃料電池汽車相比其他形式的電池汽車，其具有更加廣闊的應(yīng)用前景?！?/P>

Mark Mathias也曾一直致力于傳統(tǒng)電池和燃料電池新材料的研發(fā)工作，其對(duì)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)車技術(shù)研討會(huì)上還對(duì)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(tǒng)重量對(duì)應(yīng)的車輛續(xù)航里程

Mark Mathias表示：“要使燃料電池汽車?yán)m(xù)航里程達(dá)到300英里，那么需要燃料電池電量達(dá)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(shù)量的燃料電池。由圖1可以看出，在汽車?yán)m(xù)航里程只需要100英里時(shí)，燃料電池系統(tǒng)重量要比其他電池系統(tǒng)重；而在汽車?yán)m(xù)航里程要求為300英里時(shí)，燃料電池系統(tǒng)重量要比其他電池系統(tǒng)輕。這是因?yàn)槿剂想姵仄囆枰鋫淙剂想姵叵到y(tǒng)，而燃料電池系統(tǒng)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(tǒng)則可以根據(jù)續(xù)航里程配備相應(yīng)的電池?cái)?shù)量，其電池系統(tǒng)重量也隨續(xù)航里程變化而變化。因此，才會(huì)出現(xiàn)圖中所示現(xiàn)象。這與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車一樣，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)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(xù)航里程。

圖2鋰離子電池與燃料電池對(duì)應(yīng)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)，其隨著壓縮氫氣量的增加而增加，并在一定范圍內(nèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋰離子電池的能量密度?！?/P>

此次，通用汽車公司與本田公司達(dá)成的合作協(xié)議中規(guī)定，雙方將彼此公開(kāi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)以及相關(guān)技術(shù)。對(duì)此，Mark Mathias表示：“此次通用汽車公司與本田公司達(dá)成的合作協(xié)議具有極其重要的意義，因?yàn)閰f(xié)議內(nèi)容將保證我們彼此之間技術(shù)產(chǎn)權(quán)的公開(kāi)，而將不再存在互相隱瞞等現(xiàn)象，這將極大促進(jìn)合作項(xiàng)目的進(jìn)展?！北咎锕緸閿U(kuò)充其車型陣容，其計(jì)劃于2015年推出燃料電池汽車；而通用汽車公司目前尚未宣布推出燃料電池汽車的計(jì)劃。

Mark Mathias還表示：“目前，我們正致力于燃料電池轉(zhuǎn)換技術(shù)和儲(chǔ)氫技術(shù)的研究，而我們目前的合作目標(biāo)為2020年計(jì)劃。但是未來(lái)發(fā)展計(jì)劃將遠(yuǎn)不止這些，未來(lái)計(jì)劃將采用更加通用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)以達(dá)到節(jié)約成本的最終目的?！?/P>

Mathias表示，其已意識(shí)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車型配備了燃料電池系統(tǒng)，并且其燃料電池系統(tǒng)位置位于后排乘客之間，而并未安裝在傳統(tǒng)的引擎蓋下面。

燃料電池系統(tǒng)的燃料電池堆棧材料、設(shè)計(jì)和加工是降低成本的關(guān)鍵因素，其占燃料電池系統(tǒng)總成本的45%。而占據(jù)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)汽車生產(chǎn)廠商都非常熱衷于燃料電池汽車業(yè)務(wù)。而在燃料電池極板的設(shè)計(jì)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)廠商也意識(shí)到了其中的重大商機(jī)而開(kāi)始直接提供燃料電池設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，這為燃料電池設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)于燃料電池的設(shè)計(jì)，需要保證電極材料的穩(wěn)定性。對(duì)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(tǒng)層面上的研究?！?/P>

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