登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
在世界范围内,氢能燃料电池汽车整体正处于商业化初期。从燃料电池汽车核心技术及成本因素考虑:国际氢能燃料电池汽车商业化阵营可分为3个梯队:第一梯队,丰田(Mirai)、本田(Clarity)和现代(Nexo)等为代表的已推出商业化车型的整车厂(其电堆核心部件水平、电堆功率级别/比功率/氢耗、辅助系统核心零部件、整车动力系统动力性/经济性等指标均遥遥领先);第二梯队以日产、通用、福特、奔驰、上汽为代表的即将实现商业化的整车厂,和以Ballard、Plugpower等先进系统/电堆供应商联合相关国内外整车厂形成的联合体;第三梯队,国内本土系统/电堆供应商和正在开发相关车型的整车厂,国外其它系统/电堆供应商和整车厂。从2016年下半年开始局势有所变化,中国企业正努力从第二梯队和第三梯队后半段向前追赶。随着国内30~50 kW级质子交换膜燃料电池电堆/系统制造水平的进步、国家燃料电池汽车财政补贴政策倾向以及商用车应用的需要,搭载30 kW级质子交换膜燃料电池发动机或增程器的氢燃料电池汽车市场发展迅猛,已成为发展主流,并有可能重新定义30 kW系统在世界燃料电池汽车商业化应用中的地位。
由于燃料电池汽车正处于商业化初期,国际先进技术封锁及国内商业化样本偏少,相关商业化燃料电池发动机性能、标准法规的分析及对比研究不多。翟双通过对比国内外燃料电池系统及核心零部件提出了国产化车用燃料电池动力系统的研发方向,但其基于某企业的研究信息受限;文醉等基于中国汽车研究中心对于燃料电池发动机的检测实践提出了标准的升级方案,但未对具体性能做出研究;李荣荣、姬俊昌分别对燃料电池电堆、燃料电池汽车的技术成熟度及评价方法做了研究,为本文商业化分析提供了借鉴。
本文基于国家级第三方汽车检测机构丰富的燃料电池整车、系统及核心零部件检测数据库,选取典型样品,进行了典型30 kW级国际主流企业商业化燃料电池发动机、国际技术背景合资企业商业化发动机和国内主流企业商业化发动机的性能对比分析及综合评价研究。研究包括极化曲线对比、电堆功率输出和效率对比、发动机功率输出和效率对比、辅助系统功率和功率因子对比、氢耗率和氢流量对比等系列研究。研究结果为相关技术发展和产业化提供了必要的借鉴。
1 研究方法
目前,燃料电池相关国家标准已发布60余项。其中,涉及到氢能燃料电池汽车市场准入和补贴政策的新能源专项测试项目9项。与本文研究有关的新能源专项测试项目如表1所示,列出了新能源专项测试所采用的标准,由此可以确定现阶段中国市场内氢燃料电池测试技术和政策扶持的关注点。
表1 氢能燃料电池相关的新能源专项测试条目
以新能源专项标准为导向,基于国家机动车产品质量监督检测中心(上海)针对新能源专项测试和委托研发测试的数据库(该中心目前在氢燃料电池相关的公告和委托类测试占比50%以上),对进入商业化以来不同类型的测试需求进行统计,如图1(a)所示,列举了主要的公告和委托研发测试需求:包括燃料电池发动机性能/可靠性/耐久性、车载氢系统、核心零部件性能及耐久性、系统/零部件环境适应性、EMC等,燃料电池发动机性能测试占比51%,说明其重要程度;另对不同功率级别系统的测试需求进行统计,如图1(b)所示,新补贴政策[14]推出后30 kW级燃料电池发动机性能测试占比61%,也确定了本文现阶段对测试样本功率级别的选择。
图1 商业测试需求及燃料电池发动机性能功率级别统计
2 结果与讨论
首先通过在一定温度与气体压力下,改变负载电阻的大小,测量燃料电池输出电压与输出电流之间的关系得到燃料电池电堆极化特性曲线,如图2所示。
图2 极化特性曲线对比
根据燃料电池理论,若燃料电池化学能与电能转化率为100%,则极化特性曲线理想电动势应为1.48 V。然而实际情况是这并不可能发生,例如总有一部分能量将转化成热能或内部短电流消耗掉,由图2可知,所有燃料电池开路电压均处于0.8~1 V之间,国际主流品牌电堆的开路电压较高,在温度等条件相似的前提下,说明其催化剂拥有更高的活性,但相比之下极化特性表现略差;国内主流品牌电堆在中低电流密度下极化特性表现最好;国际背景合资公司产品的电压随电流密度下降最慢,呈现了较好的U-I特性;综上,说明国内30 kW级电堆的极化特性与国外进入中国市场的同类产品已处于同一水平,甚至更好。
图5 燃料电池发动机辅助系统功率/功率因子-电流曲线对比
通过对比燃料电池电堆/系统氢耗率及氢流量随电流变化曲线,如图6所示,发现国际和国内主流品牌电堆整体氢耗率水平较低(国内主流电堆氢耗率最低),较为节能,但电堆耗氢率随电流增加而显著增大;国际背景合资企业的电堆氢耗率较高,但平稳维持在55~60 g/kW˙h的水平,说明其氢耗对于电堆动态拉载适应性较好。国际主流品牌系统耗氢率随电流增大而显著增加,在氢流量与其它系统相近的情况下,应该是系统功率输出显著下降导致的,国内主流品牌系统也存在相似问题;国际背景合资企业的系统氢耗率平稳维持在60~65 g/kW˙h的水平,说明其系统氢耗的动态稳定性较好。
在此基础上,利用AHP层次分析法进行综合性能评定打分。本文设置燃料电池发动机综合性能为目标层。目标层分为稳态性能、起动性能、动态性能和安全性能4个准则层指标。准则层又分为发动机额定功率、额定工况/常用工况效率、额定功率密度、噪声、额定功率启动时间、怠速冷/热启动时间、动态响应时间、绝缘性、气密性,电堆最大功率密度、最大氢气利用率等指标层指标,并根据试验经验和专家意见设置准则层和指标层的权重。得到的国际主流制造商、国际背景合资企业和国内主流综合性能评分如图7所示,国际主流制造商产品依然获得了最高的评分,主要原因在于其高功率密度(权重值较高)、优异的额定功率拉载性能(权重值较高)、良好的动态性能和较好的气密性,这也是国内同类产品的软肋。国内主流制造商在启动性能上表现最好,但由于其在动态响应能力和气密性上得分过低,导致加权后的综合性能得分最低。
结论
本文基于国家级检测中心的公告及委托试验数据库,选取典型30kW级系统试验样本,进行了电堆极化特性曲线、功率/效率-电流曲线,燃料电池发动机系统功率/效率-电流曲线、辅助系统功率/功率因子-电流曲线,燃料电池电堆氢耗率/系统氢耗率/氢流量-电流曲线的对比分析,并最终根据AHP层次分析法进行了燃料电池发动机的综合性能评价,结论如下:
(1)通过对比极化特性曲线、功率和效率,得出国内30 kW级电堆和系统的电性能与国外进入中国市场的同类商业化产品已处于同一水平,甚至更好;
(2)由于氢能燃料电池汽车商业化处于初级阶段,国际和国内主流企业均存在其辅助系统核心部件(空压机、氢循环泵等)选型不理想的问题,影响了整体的系统输出,需要进一步优化;国际背景合资企业通过吸收国内外技术,获得了更好的系统配置和稳定性,但其功率、效率整体水平偏低,氢耗水平偏高的劣势仍有待完善;
(3)综合评价上,国际主流制造商产品依然获得了最高评分,主要原因在于其高功率密度(权重值较高)、优异的额定功率拉载性能(权重值较高)、良好的动态性能和较好的气密性,这也是国内同类产品的软肋;通过多种试验经验,发现国内系统在技术成熟度上基本处在TRL3-TRL4级试验样机阶段,如果加上环境适应性(耐温、耐湿、盐雾、IP防护等)、可靠性、EMC等对比指标,将会更加落后于处在TRL8-TRL9级的成熟的国际主流商业化产品。
综上,国内企业在完成技术积累和政策利好的前提下,30 kW级燃料电池商业化系统已经具备了整车应用的良好基础,随着国内氢燃料电池商业化迅猛发展及合资引进技术,也逐步缩小了与国外先进水平的差距,并有望依托国内市场优势重新定义国际燃料电池汽车市场格局。
引用本文
裴冯来. 典型30 kW级质子交换膜燃料电池发动机性能测评对比研究[J]. 储能科学与技术, 2018, 7(3): 519-523.
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星氢能网获悉,4月17日,四川省工信厅发布关于征求《四川省进一步推动氢能全产业链发展及推广应用行动方案(2024—2027年)(征求意见稿)》的公告,其中指出:在全省范围内放宽氢燃料电池车辆市区通行限制。对安装使用ETC装备的氢能车辆,在四川省免除高速公路通行费,减免部分所需资金由省级财政
北极星氢能网获悉,4月16日,成都市经信局发布《成都市推动氢燃料电池商用车发展及推广应用行动方案(2024—2026年)(征求意见稿)》,其中指出,到2026年,力争氢燃料电池成本降幅30%以上,氢气终端价不高于30元/公斤,成都市氢燃料电池商用车累计推广应用不少于2000辆,力争建成各类加氢站20座。提
北极星氢能网获悉,近年来,四川省政府大力推动氢能产业发展,交通运输部门积极配合经信等相关部门,发挥行业优势,在道路运输领域开展氢燃料电池汽车试点应用。一是在城市公交领域推广氢燃料电池汽车试点应用。根据加氢站建设布局情况,规划氢燃料电池公交车运行线路,引导公交企业购买使用氢燃料电池
北极星氢能网获悉,近日,启迪环境科技发展股份有限公司(以下简称“启迪环境”)与浙江氢邦科技有限公司(以下简称“氢邦科技”)签订战略合作协议,双方将共研氢燃料电池技术,围绕环保和新能源领域的技术创新、产业落地以及市场开拓等多方面开启合作。SOC技术近年来在双碳战略引领下新能源领域迅速
北极星氢能网获悉,4月14日,德国总理朔尔茨抵达重庆,开启为期三天的正式访华之旅。博世氢动力系统(重庆)有限公司是朔尔茨访渝首站参观地。该公司由博世与庆铃汽车合资建立,致力于将博世氢燃料电池解决方案引入中国市场。在参访点入口,四辆冷链物流、环卫及牵引车等依次停放。这些车全为中国国产汽
北极星氢能网获悉,4月9日,临港控股所属天津氢鸿新能科技有限公司(以下简称“氢鸿新能”)正式交付天津市渤化永利物流有限公司(以下简称永利物流)16台氢燃料电池叉车。本批交付的双瓶氢燃料电池叉车,搭载着由区内企业新氢动力研发的氢燃料电池发动机系统、杭叉集团生产的整车车身、永利物流提供的
北极星氢能网获悉,4月9日,胡润研究院发布《2024全球独角兽榜》,列出了全球成立于2000年之后,价值10亿美元以上的非上市公司。本次榜单估值计算的截止日期为2024年1月1日,在发布之前更新了估值的重大变化。胡润研究院自2017年以来追踪记录独角兽企业,这是第六次发布全球独角兽榜。据北极星氢能网不
北极星氢能网获悉,近日,暗流科技完成数百万天使+轮融资,由佛山汇智伟创科技投资有限公司投资。据了解,暗流科技专注中小型燃料电池原创技术,依托清华和华南理工大学燃料电池相关技术团队,共同开发出包括膜电极生产工艺及设备、燃料电池测试系统等一系列相关技术。同时团队配合行业客户需求,开发
北极星氢能网获悉,4月10日,由烟台市产业技术研究院氢燃料电池研发中心与烟台海德专用汽车有限公司合作研发的首辆氢燃料电池清扫车下线并完成交车仪式,为响应国家“氢能技术”重点专项要求,落实《规划》文件精神,烟台市产业技术研究院积极开展氢燃料电池技术的研发布局工作。2023年7月,烟台市产业
北极星氢能网获悉,近日,全国首个高速公路服务区现场制氢、储氢、热电联供项目在青银高速高密服务区落地运行。该项目由厚普股份EPC总包,厚普技服公司提供设备安装及调试服务。在一期项目中期验收过程中,专家组详细了解光伏发电、电解水制氢等数据以及服务区用能匹配情况,并对项目运行效果感到满意
北极星氢能网获悉,2024年4月2日,贵州省工业和信息化厅发布了关于印发《关于加快发展先进制造业集群的指导意见》的通知。其中氢能相关的内容包括:二、培育重点及主攻方向(一)巩固提升传统产业集群2.磷煤化工集群。——煤化工。加快推动传统煤化工产业实施绿色化改造,大力发展基础煤化工深加工产品,提
据中国汽车工业协会分析,春节后,企业生产经营活动加快,制造业景气面明显扩大、重返扩张区间,市场预期继续向好。一季度,汽车行业经济运行起步平稳,实现良好开局。具体来看,汽车产销呈现较快增长,乘用车和商用车均有良好表现;新能源汽车延续快速增长势头,市场占有率稳定在30%;整车出口依然保
北极星储能网获悉,4月18日,360创始人、董事长周鸿祎更新个人微博,称“做了一个艰难的决定,我要把陪伴我9年的迈巴赫600给卖掉。”随后,他解释道:“这是因为我需要体验新一代车的感觉。古人说要‘破釜沉舟’,所以我就把这车卖掉,放弃传统意义的豪华车,换上国产新能源智能网联车。”同时他还表示
北极星储能网获悉,4月15日,工信部发布《减免车辆购置税的新能源汽车车型目录》(第四批)公告,在《减免车辆购置税的新能源汽车车型目录》(第四批)中,小米SU7、比亚迪海豹、智界S7等均列入新车型纯电动汽车乘用车车型名单。减免车辆购置税的新能源汽车车型目录(第四批)纯电动汽车-乘用车车型如
4月15日,新能源汽车在充电站充电。日前,位于福建省福州市鼓楼区乌山西路的福州首座AI微网超充站投入运营。这座AI微网超充站集光伏、储能、大功率超充、V2G(车网互动)反向放电、电池检测、AI无人值守于一体,电动汽车用户在此可感受前沿科技带来的新奇体验。
北极星储能网获悉,3月27日,商务部等14部门发布关于印发《推动消费品以旧换新行动方案》(以下简称《方案》)的通知。《方案》指出,支持新能源二手车动力电池检测和估值平台建设,引导二手车经销企业提供并展示车辆状况表,明示车辆基本信息、重要配置、价格等内容。推动汽车流通消费创新发展。开展
“2号直流充电桩外观完整,指示灯状态及操作界面显示正常,充电电流正常,设备无异常现象。”4月10日,国网青海海东供电公司员工对G6京藏高速公路青海段乐都服务区电动汽车充电站内的充电桩逐一进行巡视检查,确保安全可靠运行。近年来,在服务“双碳”目标的背景下,海东地区新能源汽车保有量迎来快速
北极星储能网近日从重庆市能源局获悉,截至2023年底,重庆市已累计建成充电桩约22万个,快充桩约3万个,充电设施布局基本形成“三环十射”高速充电网络。“三环十射”是重庆市高速公路网规划网络布局,不仅覆盖了全市的主要高速公路和城市道路,还延伸至区县、乡镇等偏远地区,为新能源汽车车主提供了
从1-2月全球(不含中国)动力电池装车量TOP10来看,四家公司实现了同比三位数增长,中创新航增幅最高,达5.5倍。近日,韩国研究机构SNEResearch发布的最新数据显示,从海外动力电池市场来看,2024年1-2月全球(不含中国)销售的电动汽车(EV、PHEV、HEV)电池装车量约为46.2GWh,较去年同期增长22.9%。
4月10日,从国网浙江省电力有限公司获悉,今年一季度,浙江省电动汽车充电电量达9.38亿千瓦时,同比增长68.10%。截至3月底,浙江已建成公共充电站12521个、公共充电桩152493个。在充电量节节高的同时,充电价格正在下降。去年12月19日,浙江省发展改革委、省市场监督管理局发布新政,重点对向电网企业
4月1日,伊朗电力生产、传输和分配管理公司(也称伊国家电网公司)首席执行官马什哈迪表示,“加强电动汽车供电基础设施已提上日程。伊国家电网公司已会同工矿贸易部共同确定了在首都德黑兰8个地点安装第一批公共充电站,总功率达8000千瓦”。他补充道,“随着电动汽车数量的增加,还将在德黑兰及其他
4月10日,由重庆市地产集团投建的美业路智能超充示范站、国际社区智能超充示范站竣工并首次投用。“液冷超充终端可实现新能源汽车充电5分钟续航300公里的极速体验。”据该集团旗下的重庆市绿色能源发展有限公司相关负责人介绍,美业路智能超充示范站项目地处重庆南岸区,占地约2100平方米,总投资约100
据中国汽车工业协会分析,春节后,企业生产经营活动加快,制造业景气面明显扩大、重返扩张区间,市场预期继续向好。一季度,汽车行业经济运行起步平稳,实现良好开局。具体来看,汽车产销呈现较快增长,乘用车和商用车均有良好表现;新能源汽车延续快速增长势头,市场占有率稳定在30%;整车出口依然保
北极星储能网获悉,4月18日,360创始人、董事长周鸿祎更新个人微博,称“做了一个艰难的决定,我要把陪伴我9年的迈巴赫600给卖掉。”随后,他解释道:“这是因为我需要体验新一代车的感觉。古人说要‘破釜沉舟’,所以我就把这车卖掉,放弃传统意义的豪华车,换上国产新能源智能网联车。”同时他还表示
北极星储能网自外媒获悉,大众汽车将与小鹏汽车合作推出新架构,以降低电动汽车成本。大众汽车公司近期表示已经与小鹏汽车一起开发了用于智能和电动汽车的新架构,计划从2026年开始在大众品牌电动汽车中使用中国电气架构(CEA)。与德国开发的MEB平台相比,CEA将通过减少控制单元的数量,帮助其实现其
北极星储能网讯,2024年4月,安徽省首座V2B充电站在合肥市包河区正式投入运营,这标志着安徽省新能源汽车与办公大楼的电力交互技术应用示范项目成功落地。据悉,该项目通过部署智能双向V2B充电桩,搭建新能源汽车与办公大楼电力交互平台,实现了新能源汽车在示范充电站既能充电,又能放电获取收益,同
北极星储能网讯,据许昌市人民政府消息,2024年,许昌市将建设1500个公共充电桩、3000个私人充电桩,加快构建布局合理、车桩相随的充电网络,进一步满足广大群众的电动汽车充电需求。目前,许昌市已建成284个充电桩,90个充电桩正在建设中。
北极星储能网获悉,4月15日,工信部发布《减免车辆购置税的新能源汽车车型目录》(第四批)公告,在《减免车辆购置税的新能源汽车车型目录》(第四批)中,小米SU7、比亚迪海豹、智界S7等均列入新车型纯电动汽车乘用车车型名单。减免车辆购置税的新能源汽车车型目录(第四批)纯电动汽车-乘用车车型如
为确保新能源汽车充电基础设施建设工作有序推进,格尔木市结合新能源汽车发展及城市电网建设情况,科学合理布局充电基础设施建设项目,计划在机关企事业单位、居民社区、旅游景点等场所建设高效直流充电桩,项目正在开展可行性研究报告编制、评审工作。同时,做好新能源汽车充电基础设施规划建设工作,
近日,重庆市人民政府办公厅印发了《重庆市新能源汽车便捷超充行动计划(2024—2025年)》(渝府办发〔2024〕29号,以下简称《行动计划》)。基本原则:以“政府引导、市场主导、智能便捷、适度超前、数智赋能、强化支撑、创新融合,安全高效”为原则,构建以超充为主体、新能源汽车与电网融合互动的高
北极星储能网获悉,据宁德时代的消息显示,4月9日,地上铁新能源车服网络(以下简称“地上铁”)与宁德时代新能源科技股份有限公司(简称宁德时代)在福建宁德签署全面深化战略合作协议。地上铁董事长兼CEO张海莹,宁德时代董事长、总经理曾毓群出席并见证签约。根据协议,双方将在城市配送车辆电动化
洛阳,千年古都,牡丹之城。每逢春日,便迎来了一场盛大的牡丹盛宴。牡丹文化节。此刻的洛阳,仿佛被上帝泼洒了五彩的颜料。万紫千红的牡丹,或含苞待放,或热烈盛开,在古城的大街小巷,公园庭院中。城内也热闹非凡,随着牡丹进入盛花期,洛阳成为最热门旅游打卡地之一。游客们从四面八方涌来,在花间
高质量发展是“首要任务”,已经成为经济社会发展的主旋律。作为现代工业技术集大成者,汽车是国民经济的重要支柱产业,正是这一主旋律中的动人乐章。习近平总书记在二〇二四年新年贺词中指出:“新能源汽车、锂电池、光伏产品给中国制造增添了新亮色。”2023年,我国汽车产销量首次均迈上3000万辆台阶
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!