燃料的案例
燃料電池漸成藍(lán)海，今年一季度我國燃料電池企業(yè)注冊量同比增長86.5%
圖片來源：企查查
實際上，不僅是相關(guān)企業(yè)注冊量增多，去年以來，燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的投融資金額也在大幅增加。中汽中心此前發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2020年我國在氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的投融資金額達(dá)515.2億元，同比增長78.5%。其中氫燃料電池系統(tǒng)環(huán)節(jié)的投融資金額達(dá)196.8億元，約占當(dāng)年產(chǎn)業(yè)鏈總投資額的38%，其余投資為汽車、電堆、膜電極、雙極板等環(huán)節(jié)投資。
燃料電池企業(yè)投融資及企業(yè)注冊量大幅增長背后是我國燃料電池汽車廣闊的發(fā)展前景。早在2019年，我國就已確定了氫燃料電池汽車將與純電動汽車長期并存、互為補充的地位。2020年，我國發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》還提出了氫燃料電池汽車的發(fā)展規(guī)劃，即到2025年，新能源汽車銷量將占總銷量20%左右，氫燃料電池汽車保有量要達(dá)到10萬輛左右；到2035年，新能源汽車成為主流，占總銷量50%以上，氫燃料電池汽車保有量要達(dá)到100萬輛左右，同時，該《路線圖》還對氫燃料電池及整車技術(shù)指標(biāo)作了具體要求。
此外，五部門發(fā)布的《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》還明確將選擇符合條件的城市群，開展燃料電池汽車的示范應(yīng)用。根據(jù)最新報道，京滬粵冀豫等地擬被納入燃料電池汽車示范應(yīng)用城市群。按照要求，這些城市將把此前報送的實施方案進(jìn)行修改之后在4月30日前上報給五部門，并由專家委員會進(jìn)行評審并確定最終名單。
根據(jù)相關(guān)報道，首批燃料電池汽車示范城市群名單有望在未來兩到三個月內(nèi)公布。
中汽中心今年預(yù)測，若今年上半年氫燃料電池汽車示范城市落地，基于各地氫燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃、部分地區(qū)對氫燃料電池汽車的支持力度以及2022年冬奧會影響，今年氫燃料電池汽車產(chǎn)量很有可能超過10000輛。
展開 車用燃料電池耐久性的解決策略 附燃料電池衣寶廉下載
車用燃料電池系統(tǒng)控制策略
燃料電池運行過程中的反應(yīng)氣饑餓、動態(tài)電位循環(huán)及高電位是引起催化劑及其載體等材料衰減的主要原因。此外，一些極限條件如零度以下儲存與啟動、高污染環(huán)境也會造成燃料電池不可逆轉(zhuǎn)的衰減。歸納起來這些衰減因素主要包括在以下幾種車輛運行的典型工況中：1)動態(tài)循環(huán)工況；2)啟動/停車過程；3)連續(xù)低載或怠速運行；4)低溫貯存與啟動過程。下面重點對四種工況下引起的衰減機理進(jìn)行分析，并介紹可能采取的解決對策。
動態(tài)循環(huán)工況
動態(tài)循環(huán)工況是指車輛運行過程中由于路況不同燃料電池輸出功率隨載荷的變化過程。通常車用燃料電池系統(tǒng)是采用空壓機或鼓風(fēng)機供氣。研究顯示，燃料電池在加載瞬間，由于空壓機或鼓風(fēng)機的響應(yīng)滯后于加載的電信號，會引起燃料電池出現(xiàn)短期饑餓現(xiàn)象，即反應(yīng)氣供應(yīng)不能維持所需要的輸出電流，造成電壓瞬間過低。尤其是當(dāng)燃料電池堆各單節(jié)阻力分配不完全均勻時，會造成阻力大的某一節(jié)或幾節(jié)首先出現(xiàn)反極，在空氣側(cè)會產(chǎn)生氫氣，造成局部熱點，甚至失效。此外，動態(tài)載荷循環(huán)工況也會引起燃料電池電位在0.5～0.9 V之間頻繁變化，在車輛5500h的運行壽命內(nèi)，車用燃料電池要承受高達(dá)30萬次電位動態(tài)循環(huán)，這種電位頻繁變化，會使催化劑及炭載體加速衰減，因此需要針對動態(tài)工況采用一定的控制策略減緩衰減。
采用二次電池、超級電容器等儲能裝置與燃料電池構(gòu)建電- 電混合動力，既可減小燃料電池輸出功率變化速率，又可以避免燃料電池載荷的大幅度波動。
展開 核燃料產(chǎn)業(yè)鏈迎來風(fēng)口 乏燃料回收利用成必然趨勢
除了核燃料保障供應(yīng)外，中國在乏燃料大規(guī)模處理方面也存在短板。眾所周知的是，在整個核能體系中，乏燃料的后處理是不容忽視的一個環(huán)節(jié)。乏燃料又稱輻照核燃料，是經(jīng)受過輻射照射、使用過的核燃料，通常由核電站的核反應(yīng)堆產(chǎn)生。沒有處理廠，我國商業(yè)核電站的乏燃料只能存在水池中，一般核電站的水池設(shè)計容量僅能滿足其17年左右的乏燃料總量。
國內(nèi)機構(gòu)預(yù)測，到2020年，乏燃料累積量將達(dá)到7000余噸，2025年累積量將達(dá)到14000余噸。同時，乏燃料具有很強的放射性，如果處置不當(dāng)將引發(fā)難以估量的災(zāi)難。隨著乏燃料在堆貯存水池的逐漸滿容，我國在乏燃料離堆貯存、運輸?shù)确矫孢M(jìn)行了積極探索。后處理中試廠已完成熱調(diào)試工作，驗證了相關(guān)工藝和設(shè)備，正在進(jìn)一步完善配套設(shè)施，形成生產(chǎn)能力。在此發(fā)展背景下，乏燃料管理相關(guān)設(shè)施建設(shè)、設(shè)備制造、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)服務(wù)、原材料生產(chǎn)等領(lǐng)域有強烈的需求和巨大的發(fā)展空間。
展開 微量氧氣燃料電池傳感器檢測燃料電池式氧氣體分析儀中的氧含量
燃料電池是一種通過使燃料氣體和氧化劑氣體發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，又稱電化學(xué)發(fā)電器。它是繼水力發(fā)電、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù)。由于燃料電池是通過電化學(xué)反應(yīng)把燃料的化學(xué)能中的吉布斯自由能部分轉(zhuǎn)換成電能，不受卡諾循環(huán)效應(yīng)的限制，因此效率高。
另外，燃料電池用燃料和氧氣作為原料，當(dāng)樣氣中的氧進(jìn)入燃料電池后，將獲取電子轉(zhuǎn)換成離子態(tài)，再通過電解質(zhì)的傳遞最終與陽極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)物之一是樣氣中的氧，另一反應(yīng)物是存儲在電池中的陽極，綜合反應(yīng)是樣氣中的氧分子和陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，最終生成陽極材料的氧化物。這種反應(yīng)類似于燃料電池的反應(yīng)機理，因此稱此類傳感器為燃料電池式。在化學(xué)反應(yīng)中，陽、陽極之間發(fā)生電子遷移，如用導(dǎo)線將共連接，將會有電流產(chǎn)生，該電流的大小與進(jìn)入傳感器中的氧分子數(shù)量成正比關(guān)系，因此只要準(zhǔn)確測量出陽、陽極之問的電流便可得出樣氣中的氧含量。
燃料電池式氧氣體分析儀的核心部件是傳感器。傳感器是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，一般由陰極、陽極和電解質(zhì)等組成。燃料電池式氧氣體分析儀的使用較為廣泛，既可用于測量微量氧，也可用于測量常量氧(區(qū)別在于滲透膜的厚度）。但在測量常量氧時其測量精度和長期使用的穩(wěn)定性均不如磁式微量氧氣體分析儀，只適用于要求不高的場所。但在測量微量氧時，燃料電池式微量氧氣體分析儀則具有較大優(yōu)勢，測量下限可達(dá) 0.1 ×10-6，而磁式氧分析儀的測量下限一般為 0.1%。因此燃料電池式微量氧氣體分析儀一般應(yīng)用于專業(yè)的高純氣體生產(chǎn)以及對氧含量需精準(zhǔn)控制的電子生產(chǎn)廠家等。
事實上， 燃料電池氧傳感器是完全免維護(hù)的。但是在使用過程中，需要經(jīng)常校準(zhǔn)，確保其測試的準(zhǔn)確性工采網(wǎng)推薦美國AII 氧氣傳感器微量氧氣燃料電池 - PSR-12-223。
展開 
馬里蘭大學(xué)Nature：高度耐用，焦化和耐硫，燃料靈活的質(zhì)子陶瓷燃料電池
【引言】
質(zhì)子陶瓷燃料電池，像它們的高溫固體氧化物燃料電池對應(yīng)物一樣，可以直接使用氫氣和碳?xì)浠衔?em>燃料以高于50％的效率發(fā)電。過去大部分的碳氧化合物燃料電池，主要關(guān)注于氧離子傳導(dǎo)電解質(zhì)的固體氧化物燃料電池。但是，當(dāng)這種燃料電池直接以含烴和/或含硫燃料運行時會發(fā)生碳沉積（焦化）和硫中毒，導(dǎo)致隨著時間的推移嚴(yán)重的電池的性能下降。盡管研究表明碳?xì)浠衔?em>燃料質(zhì)子陶瓷燃料電池具有良好的性能和抗焦化能力，但還沒有關(guān)于長期耐久性的系統(tǒng)研究。
【成果簡介】
近日，美國馬里蘭大學(xué)的Chuancheng Duan和ryan O’Hayre（共同通訊）作者等人，研究了在500至600℃之間，11種不同燃料（氫氣，甲烷，家用天然氣（含和不含硫化氫），丙烷，正丁烷，異丁烷，異辛烷，甲醇，乙醇和氨）的質(zhì)子陶瓷燃料電池的長期測試結(jié)果。經(jīng)過6000多個小時的電池測試，幾種燃料中都表現(xiàn)出優(yōu)異的性能和卓越的耐用性（在大多數(shù)情況下，每1000小時降解量低于1.5個百分點），而無需對電池組成或結(jié)構(gòu)進(jìn)行任何修正。電池可以容忍大幅度的溫度的波動，即使經(jīng)過數(shù)千小時的運行，也沒有觀察到焦化現(xiàn)象。同時，對于低溫和高溫燃料電池而言，硫磺是一種臭名昭著的毒物，當(dāng)與商用燃料一致供應(yīng)時，不會影響質(zhì)子陶瓷燃料電池的性能。質(zhì)子陶瓷燃料電池器件展現(xiàn)的燃料靈活性和長期耐用性凸顯了該技術(shù)的前景以及其商業(yè)應(yīng)用的潛力。相關(guān)成果以“Highly durable, coking and sulfur tolerant, fuel-flexible protonic ceramic fuel cells”為題發(fā)表在Nature上。
展開 乘車用燃料電池系統(tǒng)驗證體系研究
1 前言
燃料電池汽車作為一種零污染的新能源汽車，被視為未來汽車的終極目標(biāo)。自從豐田發(fā)布第1款氫燃料電池汽車Mirai以來，本田研發(fā)了Clarity和現(xiàn)代研發(fā)了NEXO燃料電池車型。我國近幾年也加速了氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈的布局，但主要應(yīng)用于商用車領(lǐng)域，截止2020年8月，中國進(jìn)入新能源汽車推廣目錄的氫燃料電池汽車車企總共43家。
目前已知氫燃料電池汽車在乘用車領(lǐng)域的車企主要有上汽和廣汽，上汽在2010年世博會推出榮威950燃料電池乘用車，廣汽也于2020年推出了廣汽埃安AionLXFuelCell氫燃料車型。
隨著氫燃料電池汽車得到越來越多的國家和企業(yè)的重視，燃料電池汽車行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)也必須得到加強。
因此，開發(fā)1款高質(zhì)量的燃料電池車以及燃料電池系統(tǒng)，需要有嚴(yán)格的驗證體系對燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行驗證，需要各車企以及相關(guān)燃料電池系統(tǒng)設(shè)計廠家構(gòu)建嚴(yán)格全面可靠，且符合自身產(chǎn)品要求的燃料電池系統(tǒng)驗證體系。
2 燃料電池系統(tǒng)驗證體系的現(xiàn)狀
目前，世界各國紛紛制定相關(guān)政策和法規(guī)鼓勵燃料電池汽車的發(fā)展，且現(xiàn)已形成了比較完備的標(biāo)準(zhǔn)體系來規(guī)范和指引行業(yè)的發(fā)展。中汽研王芳等對燃料電池整車，燃料電池系統(tǒng)相關(guān)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對比分析，分析結(jié)果見表1。
由表1可知，我國國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)逐步完善，但是整車標(biāo)準(zhǔn)相對欠缺，同時國內(nèi)外都需要加強對燃料電池系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的梳理建立。
表2主要是燃料電池整車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，一個完整的燃料電池整車測評體系應(yīng)該包括動力性測試、經(jīng)濟(jì)性測試、安全性測試、環(huán)境適應(yīng)性測試和行駛特性測試6個維度的測試內(nèi)容。而目前的標(biāo)準(zhǔn)僅僅涉及了安全要求和最高車速試驗的動力性測試。
因此，燃料電池整車測試標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)一步完善。表3主要是車用燃料電池系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，目前車用燃料電池系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)也僅涉及燃料電池性能與氫氣排放相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，缺少完整全面的車用燃料電池系統(tǒng)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)指引體系。
展開 燃料電池動力系統(tǒng)構(gòu)型與關(guān)鍵部件
1 燃料電池動力系統(tǒng)構(gòu)型燃料電池動力系統(tǒng)中的二次儲能電池可以有多種類型,包括鋰離子電池?鎳氫電池和超級電容器等?因此,燃料電池動力系統(tǒng)存在多種構(gòu)型方案,目前常用的燃料電池動力系統(tǒng)構(gòu)型方案見表2?
表2 常用的燃料電池動力系統(tǒng)構(gòu)型方案
1.1 單一燃料電池構(gòu)型
單一燃料電池構(gòu)型只包含燃料電池一個能量源,單一燃料電池動力系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括燃料電池系統(tǒng)?整車控制器?DC/DC?逆變器和電機等部件?汽車的所有功率負(fù)荷都由燃料電池承擔(dān)?燃料電池系統(tǒng)將氫氣與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的電能傳給驅(qū)動電機,驅(qū)動電機將電能轉(zhuǎn)化為機械能再傳給傳動系統(tǒng),從而驅(qū)動汽車前進(jìn)?
圖1 單一燃料電池動力系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
燃料電池輸出電壓一般比電動汽車動力總線電壓要低,特性比較軟,即隨著輸出電流的增加,電壓下降幅度比較大,為實現(xiàn)燃料電池輸出電壓與動力總線電壓匹配,就需要一個DC/DC(直流/直流)變換器?同時,DC/DC變換器可以對燃料電池最大輸出電流和功率進(jìn)行控制,起到保護(hù)燃料電池系統(tǒng)的目的?
1.2 燃料電池+動力蓄電池構(gòu)型
該種構(gòu)型有多種分類標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)是香插電可分為插電型和不插電型:根據(jù)配備的燃料電池和動力蓄電池的功率等級的差異,可分為能量混合型和功率混合型:根據(jù)燃料電池是否與直流母線直接連接,可分為直接型和間接型?
1.2.1 不插電型和插電型
不插電型燃料電池+動力蓄電池構(gòu)型動力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5-2所示?該動力系統(tǒng)中,燃料電池系統(tǒng)為主要動力源,動力蓄電池配合燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行混合驅(qū)動,電能經(jīng)過電機轉(zhuǎn)化成機械能傳給傳動系統(tǒng)?加速時,電池組和燃料電池堆共同輸出能量,保證整車的加速性能,由于電池組提供了部分能量,減輕了電池堆瞬時加速時的負(fù)擔(dān),避免陰極“氧氣饑餓”現(xiàn)象的發(fā)生,可延長電池堆壽命?制動時,電池組回收部分能量,此過程由電池管理系統(tǒng)控制?
圖2 不插電型燃料電池+動力蓄電池構(gòu)型動力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
展開 核燃料的循環(huán)產(chǎn)業(yè)
3.核燃料組件的制作：
二氧化鈾是核燃料棒的核心材料。二氧化鈾瓷芯塊為直徑
約
1
厘米，高
1
厘米的圓柱體
。
幾百個芯塊疊在一起裝入直徑
1
厘米，長度約
4
米的細(xì)長
鋯合金材料套管
內(nèi)，管的厚度為
1
毫米左右。
因為核裂變反應(yīng)就像是在
燃燒原子，因此稱為燃料棒。
隨后，燃料棒還需要放入燃料棒組件架，一般幾百
根燃料棒會按照一定間隔，按照
15*15
，或
17*17
排列并被固定成一束，即燃料
組件。
一般，一整個燃料組件主要由上下管座、格架、控制棒導(dǎo)向管和燃料棒組
成。
4.乏燃料的冷卻及儲存：
隨著核電運行，燃料中裂變核素鈾逐步消耗，不足以維
持裂變反應(yīng)，從反應(yīng)堆中取出的燃料稱為
乏燃料
，或輻照過的燃料。
把已經(jīng)使用
的
3%-4%
的鈾廢料（乏燃料），以化學(xué)方法將鈾和钚從裂變產(chǎn)物中分離出來，稱
為乏燃料再溶解和后處理技術(shù)，這也是
核燃料循環(huán)后段中最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)
。
但一般在乏燃料進(jìn)行后處理之前，會先進(jìn)行冷卻，原因在于乏燃料比活度非常高，
且釋放大量衰變熱，必須貯存一段時間后再進(jìn)行后處理。
乏燃料貯存按照時間長
短可以分為
短期貯存、中間貯存、長期貯存
三種。
其中，短期貯存即在乏燃料在后處理前先短期貯存幾個月-幾年時間。一般動力堆
乏燃料的冷卻時間不少于
3-5
年，經(jīng)過冷卻后的乏燃料經(jīng)過自然衰變，其放射性
活度和釋熱效率降低，也可以緩解后處理工藝上的技術(shù)難度。
中間貯存
較為重要，
它可以使后處理的時
間推遲幾十年，為尋求放射性廢物最終處置方案爭取時間。
長期貯存
一般是采用濕法的水池和干法的金屬容器、混凝土密封容器、地下室、
干井等。
展開 燃料電池系統(tǒng)FCCU功能詳解
盡管理想豐滿，但是現(xiàn)實骨干，燃料電池系統(tǒng)具有許多優(yōu)點，但其在實際應(yīng)用中也面臨著諸多挑戰(zhàn)：1.燃料成本較高：目前，燃料電池所需的氫氣成本相對較高，就客戶端來說與傳統(tǒng)燃油車相比沒有任何優(yōu)勢；2.存儲問題：氫氣在一般溫度和壓力下是無法存儲的，需要在高壓、低溫環(huán)境下進(jìn)行貯存，這就給燃料電池出行帶來了不便；3.系統(tǒng)脆弱性：燃料電池系統(tǒng)中包含了許多復(fù)雜的組件，這些組件反應(yīng)敏感，極容易出現(xiàn)性能下降及失效；4.技術(shù)成本高：由于燃料電池技術(shù)相對成熟度較低，加之需要使用高清潔度的純化氫氣等高科技工藝, 燃料電池系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和維護(hù)成本均較高。
燃料電池系統(tǒng)直接將可再生資源轉(zhuǎn)換為電能，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的潛在選擇之一。根據(jù)歐盟要求在2030年，到達(dá)“碳中和”的目標(biāo)。針對燃料電池面臨的挑戰(zhàn)，有關(guān)部門、科研機構(gòu)和企業(yè)正在積極開展技術(shù)研究和創(chuàng)新，燃料電池技術(shù)面對的機遇和挑戰(zhàn)亟需政府、企業(yè)及社會各方共同攜手，推動技術(shù)突破和成本降低，為未來能源可持續(xù)發(fā)展提供強力支撐。
文章來源：汽車動力總成
展開 車用燃料電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)詳解
燃料電池，通常說的是氫燃料電池（質(zhì)子交換膜燃料電池），是一種通過氫氣和氧氣進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。與一般的電池不同，燃料電池只需要提供穩(wěn)定的氫氣和氧氣，即可連續(xù)不斷的提供穩(wěn)定電能。
燃料電池作用機理
燃料電池工作時，陽極的氫氣在催化劑的作用下分解出氫離子和電子，氫離子通過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極，電子則沿著外部電路到達(dá)陰極（正極）產(chǎn)生電流。而在陰極，空氣中的氫氣與氫離子、電子反應(yīng)生成水。
單電池結(jié)構(gòu)組成
由于燃料電池的反應(yīng)物是氫氣和氧氣，唯一生成物是水，應(yīng)用在汽車上作為動力源能有效減少其它燃油車造成的環(huán)境污染問題，也因此，氫燃料汽車被認(rèn)為是真正環(huán)保的新能源汽車。
燃料電池堆圖示
在實際使用時，通常將多片燃料電池串聯(lián)起來組裝成燃料電池堆，以提供較大的用電需求。
燃料電池堆的主要部件
其中，由于燃料電池中的催化劑由鉑貴金屬構(gòu)成成本較高，約占整個燃料電池堆成本的26%。
燃料電池堆成本構(gòu)成
與傳統(tǒng)燃油車上的發(fā)動機相同，燃料電池用作汽車動力源時，也需要相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，因此，燃料電池車上的燃料電池系統(tǒng)也稱為燃料電池發(fā)動機，主要由燃料電池堆、空氣供應(yīng)系統(tǒng)、氫氣供應(yīng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)和控制器等組成。
豐田Mirai燃料電池車
燃料電池堆
空氣壓縮機（空氣供應(yīng)系統(tǒng)的核心組件），其作用是將燃料電池堆發(fā)電所需的空氣壓縮后輸入電堆，在低流量時采用低壓壓縮，高流量時采用高壓壓縮，以提高效率。
空氣壓縮機
氫氣循環(huán)泵（氫氣供應(yīng)系統(tǒng)核心組件），將未反應(yīng)的氫氣循環(huán)使用，提高了氫氣的利用率。同時，也將生成的水進(jìn)行循環(huán)，實現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)的自增濕功能。
展開 全球燃料電池汽車的情況
之前我有接到一個任務(wù)是跟蹤燃料電池最近的進(jìn)展，我其實個人對于燃料電池汽車在短期內(nèi)的發(fā)展還是持比較悲觀的態(tài)度。目前車企里面，比較堅決還在搞這個領(lǐng)域的第一梯隊主要有豐田（BMW是跟著合作）、現(xiàn)代，第二梯隊本田&通用聯(lián)盟，Stellantis也在今年發(fā)布了一個燃料電池的技術(shù)發(fā)布。
第一部分 全球Q1燃料電池汽車的增量情況
根據(jù)SNE的數(shù)據(jù)來看，2021年第一季度全球氫能汽車銷量同比增長89.2％，接近4,000輛。隨著豐田Mirai FCV第二代燃料電池車型的推出，豐田在第一季度售出2000臺，超過了現(xiàn)代汽車Nexo FCV的1800輛，本田的Clarity FCV的100+臺，這乘用車三兄弟就是全球4000臺的總量。
備注：SAE里面豐田的工程師把第二代Mirai FCV的各方面特性都描述的很清楚，等我整理完做一個梳理
圖1 全球乘用車燃料電池汽車的情況
圖2 第二代Mirai FCV
但是國內(nèi)燃料電池汽車今年處在一個低估，全國第一季度產(chǎn)銷分別為104輛和150輛，同比分別下降43.2%和27.6%。其實從2020年來看，疫情對燃料電池汽車的需求還是有很大的打擊，也側(cè)面反映出來當(dāng)前燃料電池車輛的需求階段。和純電動開始獲得私人消費的支撐，燃料電池這個階段主要是依靠2B的需求，也就是圍繞構(gòu)建燃料電池產(chǎn)業(yè)集群的地方所買單的（京滬粵冀豫等燃料電池汽車示范應(yīng)用城市）。
展開 
船舶燃料駛?cè)氲土蚱?/span>
○ 文／張玉銀
近日，國際海事組織（IMO）再次明確表示，2020年1月1日開始，所有船舶燃料均需要滿足硫含量不超過0.5%的相關(guān)規(guī)定，這意味著無論是船運業(yè)還是石油業(yè)都必須迅速行動起來，為即將到來的最嚴(yán)船用燃料標(biāo)準(zhǔn)做好準(zhǔn)備。
就石油行業(yè)而言，船用燃料新規(guī)對石油需求的影響有限，但將加大高品質(zhì)原油的需求量。為適應(yīng)新的市場需求，煉油行業(yè)需要進(jìn)行設(shè)備升級和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。與此同時，新規(guī)將進(jìn)一步擴大天然氣在航運燃料領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，由此，成為促進(jìn)天然氣發(fā)展的又一重要因素。
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IMO下達(dá)最嚴(yán)船用燃料標(biāo)準(zhǔn)
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在世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇乏力的形勢下，全球船運行業(yè)持續(xù)低迷。自2010年以來，全球船用燃料需求一直維持在450萬桶/日~500萬桶/日（約2.5億噸/年）。隨著船運業(yè)不斷發(fā)展，亞太地區(qū)在全球船用燃料需求市場的份額持續(xù)增長，截至2016年，亞太地區(qū)船用燃料需求量占全球近一半，其次是歐洲地區(qū)占23%，中東和北美地區(qū)分別占10%和8%。
在目前的全球船用燃料需求市場構(gòu)成中，高硫燃料油憑借價格優(yōu)勢占整個市場份額的近70%，餾分油約占25%，其余為低硫燃料油（硫含量質(zhì)量占比小于3.5%）和少量液化天然氣。在供應(yīng)方面，美國墨西哥灣地區(qū)和新加坡的高硫燃料油價格相對歐洲有很大的溢價，使得西北歐地區(qū)高硫燃料油具有明顯的價格優(yōu)勢，船東更喜歡從歐洲購買高硫燃料油；美國墨西哥灣地區(qū)的餾分油更具價格優(yōu)勢，因此會大量提供餾分油，2016年北美船用餾分油占據(jù)全球20%的市場份額，是高硫燃料油市場份額的3倍多。
為控制船用燃料燃燒產(chǎn)生的污染，IMO規(guī)定自2020年起全球范圍內(nèi)船用燃料硫含量質(zhì)量占比由現(xiàn)行的不超過3.5%降至不超過0.5%。由此，違反硫排放限制的船有可能面臨被扣押的風(fēng)險。
展開 可持續(xù)燃料有多難？
近期，賽峰集團(tuán)直升機發(fā)動機公司宣布，其在法國西南部的Bordes工廠中，實現(xiàn)了環(huán)保燃料在應(yīng)用上的新突破：在以阿拉諾（Arrano）發(fā)動機作為平臺的測試中，使用廢棄食物油制造的可持續(xù)燃料，占全部燃料組分的比例達(dá)到了38%。
根據(jù)賽峰集團(tuán)公開的信息，這一測試代表著新的開端：賽峰直升機發(fā)動機公司將在所有工廠的發(fā)動機測試單元中都開始部署使用可持續(xù)燃料。按目前公布的規(guī)劃，到今年底其法國工廠使用的燃料中，可持續(xù)燃料的比例將至少達(dá)到10%。
德國汽車俱樂部的EC-145空中救援直升機使用可持續(xù)燃料飛行
賽峰：持續(xù)推進(jìn)可持續(xù)燃料的測試與應(yīng)用
在此次測試之前兩周，賽峰直升機發(fā)動機公司和德國汽車俱樂部(Allgemeiner Deutscher Automobil-Club，簡稱ADAC)合作，對可持續(xù)燃料進(jìn)行了首次的實際飛行測試。在測試過程中，德國汽車俱樂部的EC-145直升機所使用的燃料由40%的可持續(xù)燃料與60%的傳統(tǒng)JET-A1燃料混合而成。
根據(jù)賽峰集團(tuán)的公開消息，類似這樣的混合燃料測試目前已經(jīng)常態(tài)化，用于研究可持續(xù)燃料在長時間工作中的表現(xiàn)。
展開 燃料電池汽車整車控制策略設(shè)計
此燃料電池車工作狀態(tài)有如下幾種工況：
◆汽車起步:由于燃料電池從啟動到對外做功，需要一些必要的準(zhǔn)備，這時由動力電池給燃料電池系統(tǒng)提供啟動電源；車輛純電行駛，同時當(dāng)動力蓄電池SOC較高時，純電動行駛。
◆輕載工況：若蓄電池SOC過低時，則燃料電池必須啟動，燃料電池單獨提供能量驅(qū)動車輛行駛同時給蓄電池充電。此時燃料電池的輸出功率等于負(fù)載功率和動力電池充電功率之和。若蓄電池SOC在正常范圍，則盡量讓燃料電池工作在高效點，不足和多余部分由蓄電池補充或吸收。
◆重載工況：燃料電池高效工作點的輸出功率無法滿足整車動力性要求，這時必須請求增大燃料電池的功率輸出來跟隨功率變化。
只要蓄電池SOC沒有達(dá)到上限，燃料電池除了滿足需求功率，還要給蓄電池充電。當(dāng)蓄電池SOC低于下限時，燃料電池工作在最大功率點附近，給蓄電池供電，以保護(hù)蓄電池。
蓄電池SOC在正常范圍時，燃料電池則在提供需求功率的同時以恒定功率給它充電。如果燃料電池峰值功率無法滿足功率需求，則讓蓄電池補充燃料電池峰值功率的不足。這時，蓄電池起到了覆蓋功率波動，提高峰值功率和改善瞬態(tài)輸出特性的作用。
◆汽車制動:要求動力電池盡量吸收全部的再生回饋電能，不考慮再生制動對制動性能及車輛穩(wěn)定性的影響。只有當(dāng)再生制動已達(dá)到最大制動能力但還不能滿足制動要求時，機械制動才起作用。
◆怠速充電：當(dāng)車輛怠速時，如果動力電池SOC過低，則用燃料電池給動力電池充電。在燃料電池系統(tǒng)工作時，其輸出功率一般不宜太大或太小，以保證燃料電池系統(tǒng)在高效率區(qū)工作，同時，燃料電池系統(tǒng)輸出功率的變化速率也不宜太大。
4整車控制策略的試驗驗證
為驗證所設(shè)計的控制策略的正確性，將其進(jìn)行實車驗證，如圖3。
展開 我國氫燃料電池要攻關(guān)哪些核心材料和技術(shù)？
氫燃料電池是以氫氣為燃料，通過電化學(xué)反應(yīng)將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、零排放、無噪聲等優(yōu)點，相應(yīng)技術(shù)進(jìn)步可推動氫氣制備、儲藏、運輸?shù)燃夹g(shù)體系的發(fā)展升級。
在新一輪能源革命驅(qū)動下，世界各國高度重視氫燃料電池技術(shù)，以支撐實現(xiàn)低碳、清潔發(fā)展模式。發(fā)達(dá)國家或地區(qū)積極發(fā)展“氫能經(jīng)濟(jì)”，制定了《全面能源戰(zhàn)略》（美國）、《歐盟氫能戰(zhàn)略》（歐盟）、《氫能 / 燃料電池戰(zhàn)略發(fā)展路線圖》（日本）等發(fā)展規(guī)劃，推動燃料電池技術(shù)的研發(fā)、示范和商業(yè)化應(yīng)用。我國也積極跟進(jìn)氫能相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略，2001年確立了863計劃中包括燃料電池在內(nèi)的“三縱三橫”戰(zhàn)略；《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016—2030）》《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》（2017年）等國家政策文件均明確提出支持燃料電池汽車發(fā)展。2020年，科技部啟動了國家重點研發(fā)計劃“可再生能源與氫能技術(shù)”重點專項，將重點突破質(zhì)子交換膜、氣體擴散層碳紙、車用燃料電池催化劑批量制備技術(shù)、空壓機耐久性、高可靠性電堆等共性關(guān)鍵技術(shù)。國家能源局將氫能及燃料電池技術(shù)列為“十四五”時期能源技術(shù)裝備重點任務(wù)。
研究表明，氫能及氫燃料電池技術(shù)有望大規(guī)模應(yīng)用在汽車、便攜式發(fā)電和固定發(fā)電站等領(lǐng)域，也是航空航天飛行器、船舶推進(jìn)系統(tǒng)的重要技術(shù)備選方案，但面臨低生產(chǎn)成本（電解質(zhì)、催化劑等基礎(chǔ)材料）、結(jié)構(gòu)緊湊性、耐久性及壽命三大挑戰(zhàn)。美國能源部燃料電池技術(shù)項目研究認(rèn)為，燃料電池電動汽車是減少溫室氣體排放、降低石油使用量的最有效路徑之一，隨著技術(shù)進(jìn)步，全過程生產(chǎn)成本和氫燃料成本將與其他類型車輛及燃料相當(dāng)。優(yōu)化系統(tǒng)控制策略、開發(fā)催化劑及其抗腐蝕載體等新型基礎(chǔ)材料，是提高系統(tǒng)耐久性和壽命、進(jìn)而促成氫燃料電池技術(shù)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的有效路徑。
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