电动汽车技术发展趋势及未来发展前景
浏览: 来源:汽车科技 发布:36学车 日期:2007-09-26可见随着蓄电池容量的加大 ,汽车价格将上升 ,但是燃油消耗和尾气排放则下降 。因此可以认为 ,电动汽车是以使用和损耗蓄电池为代价来换取节油 、减排的效果 ,动力电池性/价比的大幅提升将是电动汽车能否迅速推广使用的关键所在 。
一般HEV动力电池SOC仅在较小范围内波动(例如±2%~3%)因此循环寿命次数很长 ,而PHEV的动力电池SOC必须在很大的范围内波动(例如±40%) ,属于深充深放 ,因此循环工作寿命短得多 ,和纯电动汽车(PEV)相似 。目前在PHEV上都采用先进的锂离子电池 ,由表1可知 ,锂离子电池每放出1kWh电能 ,能耗费为10.2元 ,相当于内燃每kWh能耗费用的3倍 。随着全球石油价格不断上升 ,燃油内燃机的能耗费用也将不断上升 ,而锂离子电池随着技术进步和产量的扩大 ,其能耗费用将不断下降(如图4所示) ,二者可能在2015至2020年内达到平衡点 。因此PHEV有望在10年内得到大面积推广使用 。
5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) 。
5.1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 。
5.2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 。
5.3目前燃料电池电动汽车的研究课题
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