《【2017年整理】燃料电池电动汽车可行性报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】燃料电池电动汽车可行性报告（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、燃料电池汽车市场可行性分析报告（长安大学 信息工程学院 2004 级 高继 ）燃料电池是一种把储存在燃料和氧化剂中的化学能，等温地按电化学原理转化为电能的能量转换装置。燃料电池是由含催化剂的阳极、阴极和离子导电的电解质构成。燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路，产生电能而驱动负载工作。燃料电池与常规电池不同在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂通过电化学反应生成水，并释放出电能；只要保持燃料供应，电池就会不断工作提供电能。燃料电池电动汽车实质上是电动汽车的一种，在车身、动力传动系统、控制系统等方面，燃料电池电动汽车与普通电动汽车基本相同，主要区别
2、在于动力电池的工作原理不同。一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。直接供氢的 FCEV 推广普及的关键是纯氢的供应和储存。为了保证直接供氢的 FCEV 用氢的需要，必须建造氢站，这就增大了直接供氢的 FCEV 商品化和推广普及的难度，因此，世界上各大汽车公司纷纷推出了通过燃料重整反应制取氢气的技术，可使用多种碳氢燃料，包括醇类燃料、天然气等。目前，通过重整反应利用甲醇制取氢气的技术已十分成熟，甲醇为液体燃料，携带方便，提
3、高了燃料电池电动汽车的续驶里程，且燃料能量的利用率可达 70%-90%，大大高于热力发动机的效率。福特汽车公司的 21 世纪绿色汽车的开发计划中，FCEV 作为开发研究重点，其推出的P2000HFC 试验车即为直接供氢的 FCEV，福特公司也有利用甲醇进行改质产生氢气的技术。目前，福特公司与石油公司摩比尔一起开发更具实际意义的车载汽油改质氢燃料电池车(FCEV)。从基础设施建设和社会使用环境上看，汽油改质型比甲醇改质型更为有利。新开发的汽油改质器与以往的相比，质量和体积都缩减了 30%左右，从而提供了车载性，实现了与汽油相媲美的包装效率，对汽油改质氢 FCEV 的早日实用化及 FCEV 的普及
4、推广具有重要意义。由于它不经历热机过程，不受热力循环限制，故能量转换效率高，燃料电池的化学能转换效率在理论上可达 100，实际效率已达 6080，是普通内燃机热效率的 23 倍。现在应用于电动汽车中的燃料电池是一种被称为质于交换膜燃料电池(PEMFC)，它以纯氢为燃料，以空气成龙为氧化剂。在 1993 年加拿大温哥华科技展览会上，加拿大的 BALLABC 公司推出了世界上第一辆以 PEMFC 电池为动力的电动公共汽车。载客 20 人，可行驶160km/h，最高速度 72.2kmh。德国奔驰汽车公司也研制了以 PEMFC 电池为动力的电动汽车。生成物是水，不污染环境，缺点是造价太高，目前仅燃料电
5、池的价格就要 25000 美元。一、美国对燃料电池汽车的优惠政策1999 年 10 月克林顿总统签署清洁空气法，严格规定了汽车排放的标准，同月加州政府也有了新的规定，即要求汽车制造商在加州销售的车辆中百分之二必须是零排放车辆。2001 年 8 月 2 日，美国议院代表批准了 2001 年美国未来能源保证法案。这项立法的目的是使美国到 2012 年后对外国能源的依赖由 56% 降到 45%,从伊拉克进口的石油由 700,000桶/天减少到 250,000 桶/天。除了增加石油和汽油的开采和促进核能外, 该项计划为鼓励发展和使用燃料电池电动车技术提供了税收优惠和资金支持，具体政策：（1）车全重低于
6、 8500 磅，利用再充电能源储存系统提供最大可用功率的 HEVs，免2502000 美元所得税。（2）符合机动车行驶英里数执行标准规定的轻型 HEVs（2000 城市燃油系统以外增加125250）免 10003500 美元附加税。2000 城市燃油系统增加的这一项也许就是要比较主要部分符合 EPA 要求的风格、传动、推进系统等都相似的新的 HEVs 和机动车。机动车不必符合 BIN 5、 Tier II 的排放标准。（3）使用期内至少节约 1500 加仑汽油的客车或轻型卡车，免 250 美元附加税。（4）在使用期内至少节约 2500 加仑汽油的客车或轻型卡车，免 500 美元附加税。（5）利
7、用再充电能源储存系统提供最大可用功率的中型和重型 HEVs 免一定的附加税。（6）使用再充电能源储存系统提供最大可用功率的使用清洁发动机的中型和重型HEVs 免一定的附加税。基础设施的税收优惠：租售电动汽车的纳税人、政府和其他不纳税的实体也要求享受这种税收优惠，如果这项税收优惠价格能够明确，这种电动车的租售价格会减少。到 2007年，这种清洁燃油汽车（包括电动汽车）将被免除燃料税 100,000 美元 (这项免税将在2004 年 12 月 31 日结束) 。二、燃料电池电动汽车的现状与发展燃料电池的特点：高效：它不通过热机过程，不受卡诺循环的限制，其能量转化效率在 40-60%；如果实现热电联
8、供，燃料的总利用率可高达 80%以上。环境友好：以纯氢为燃料时，燃料电池的化学反应物仅为水；以富氢气体为燃料时，其二氧化碳的排放量比热机过程减少 40%以上，这对缓解地球的温室效应是十分重要的。安静：燃料电池运动部件很少，工作时安静，噪声很低。可靠性高：碱性燃料电池和磷酸燃料电池的运行均证明燃料电池的运行高度可靠，可作为各种应急电源和不间断电源使用。燃料电池正在以其特有的优势吸引着世界各国各大汽车厂商的注意。这种电池将有可能成为继内燃机之后的汽车最佳动力源之一。近年来一些厂家，如戴姆勒-克莱斯勒、丰田、通用、本田、日产、福特等公司都开发了自己的燃料电池电动汽车(FCEV)。汽车界人士认为 FC
9、EV 是汽车工业的一大革命，是 21世纪真正的纯绿色环保车，是最具实际意义的环保车种。1、国外燃料电池车发展现状简介燃料电池电动车的样车实验已经证明，以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为动力的电动车性能完全可与内燃机汽车相媲美。当以纯氢为燃料时，它能达到真正的“零”排放。除各国政府投巨资支持这一研究外，世界各大汽车集团和石油公司也投入巨资进行各种形式的合作来发展这一技术，投入大量人力、物力,进行氢燃料电池的研究。其竞争的焦点是在 21 世纪初将以燃料电池为动力的电动车推向市场。美国20 世纪 60 年代和 70 年代，美国首先将燃料电池用于航天，作为航天飞机的主要电源。此后，美国等西方各国将燃
10、料电池的研究转向民用发电和作为汽车、潜艇等的动力源。世界各著名汽车公司相继投入较多的人力和物力，开展燃料电池电动汽车的开发研究。在北美，各大汽车公司加入了美国政府支持的国际燃料电池联盟，各公司分别承担相应的任务，生产以新的燃料电池作动力的汽车。美国通用汽车公司在美国能源部的资助下，推出了以质子交换膜燃料电池(PEMFC，也称为离子交换膜燃料电池或固体高聚合物电解质燃料电池)和蓄电池并用提供动力的轿车。美国福特汽车公司现已研制出从汽油中提取氢的新型燃料电池，其燃料效率比内燃机提高 1 倍，而产生的污染则只有内燃机的 5%。估计在 5 年内可研制出使用该种动力系统的电动汽车，并有望于 2005 年
11、投入商业化生产。在美国以能源部为首，大力研制和推广使用燃料电池，从 1992 年到 2001 年，仅从美国能源部就拨款七亿美元的基金，用于燃料电池的研制和开发，最近美国能源部又宣布，拨款 1380 万美元协助美国通用汽车公司，用来研究和发展高分子燃料电池及其在汽车上的应用。美国的通用公司、福特公司和克莱斯勒公司等在美国能源部的大力支持下，全力研究质子交换膜燃料电池汽车，并且相继推出了各自的实验车。据初步预测，大约到 20042006 年，燃料电池汽车便可能走向市场。燃料电池车是通用的重点，1997 年在日内瓦车展推出欧宝燃料电池车，1998 年 9 月“氢动一号”概念车在巴黎车展登场，2001
12、 年 10 月“氢动三号”亮相东京车展，2002 年 1 月面世的“自主魔力”(AUTOnomy)概念车首次将燃料电池技术与线传操纵技术结合起来，当年 8 月，全球首辆可驾驶的线传操纵氢燃料电池车 Hy-wire 就在巴黎车展公开。2003 年，改进的“氢动三号”成为首款获日本公路行驶许可的液氢燃料电池车，最高时速 160 公里，可连续行驶 270 公里。在 2000 年的悉尼奥运会上，通用汽车公司就推出了用液氢作燃料的“氢动一号”燃料电池汽车作为运动场工作车。通用在底特律车展首次公开的 Sequel 氢燃料电池车将参加上海国际车展，其储氢量达到 8公斤，最大功率提高约 25%，连续行驶距离达
13、到 482 公里，096.5 公里/小时加速只需 10秒。该公司研发及规划副总裁波立达的评价是“虽昂贵，但可行”，他还希望燃料电池车“2010 年以前在耐用性和性能上能与目前的内燃机系统一争高下，最终实现经济量产，成为普通消费者买得起的车型”。 美国通用汽车公司日前推出全球第一辆燃料电池卡车，该车的各项性能检测将由美国陆军进行。这款卡车是以通用雪佛兰 Silverrado 卡车为原型设计的，外观呈橄榄绿色，敞篷。卡车由两个氢燃料电池组提供动力，可载重约 726 公斤，其连续行驶里程可达 201 公里，最高时速可达到 150 公里。按计划，这款燃料电池卡车将交给美国防部，在弗吉尼亚州贝尔沃堡和加
14、利福尼亚州彭德尔顿营两处陆军基地进行非战斗用途测试，检测其在不同天气和地形条件下的性能，测试将持续到 2006 年 7 月。福特的策略则较富过渡性，在业内首先将混合动力与燃料电池技术结合的 H2RV 可节能 25%，预计一两年内上市。由美国环保局与戴姆勒克莱斯勒公司、美国联合邮政服务公司联手研制的首批氢燃料电池汽车已投入实地使用检验阶段，这是燃料电池提供动力的机动车首次在美国全国的道路上实地驾驶运行。戴姆勒-克莱斯勒公司的 60 辆氢燃料电池汽车 F-Cell在德国、美国、日本和新加坡等地试车。2002 年 5 月 20 日，戴-克公司的甲醇改质型燃料电池车 NECAR5 完成了旧金山到华盛顿
15、的横穿北美之行，历时 16 天，行程 5250 公里，最高时速 145 公里。除 F-Cell 在全球试车外，戴-克还有 33 辆燃料电池大巴参加了欧洲多个示范项目，总里程和行驶时间已分别达到 42 万公里和 33000 小时。2005 年 3 月，以奔驰 B级车为原型的燃料电池车 B-Cell 又出现在日内瓦车展，输出功率超过 100 千瓦，储氢压力增至 70 兆帕，连续行驶距离从 160 公里增至约 400 公里。公司同时宣布:将于 2012 年正式销售氢燃料电池车。加拿大加拿大巴拉德(Ballard)汽车公司是 PEMFC 燃料电池技术领域中的世界先驱公司，在研究和发展 PEMFC 技术
16、方面，目前处于领先地位的巴拉德公司，完全是靠着加拿大政府的资助而发展起来的，在这一领域仍居于世界最高水平。自 1983 年以来，Ballard 公司一直从事开发和制造燃料电池。1992 年巴拉德公司在政府的支持下，为运输车研制了 88kM 的PEMFC 动力系统，以 PEMFC 为动力做试验车进行演示。1993 年巴拉德公司推出了世界上第一辆运用燃料电池的电动公共汽车样车，装备 105kW 级 PEMFC 燃料电池组，其功率为 125马力，能载客 20 人，对于一般城市公共汽车，采用碳吸附系统储备气态 H2即可连续运行480km。目前，Ballard 燃料电池的体积功率已达到 1kW/L 的目标。该车卖给了美国洛杉矶机场，目前仍在运行之中。1995 年 2 月，由加拿大政府同美国加州南海岸空气质量管理公署等单位共同投资 440 万美元开发的巴拉德公司第二辆 PEMFC 汽车交付使用，其功率为275 马力，载客 75 人。德国在欧洲燃料电池的开发中德国的西门子和意大利的 De No 公司处于领先水平。1993 年3 月，
