Какое будущее ждет китайские автомобили на топливных элементах?

В настоящее время глобальные энергетические и экологические проблемы становятся все более серьезными. Все страны мира активно ищут решения. То же самое и с целью активного продвижения автомобилей на новой энергии в автомобильной сфере. Существуют различные типы транспортных средств на новой энергии, из которых FuelCell Cars (FCV) может не только обеспечить полную замену топлива в топливе, но и считается одним из важных направлений для достижения устойчивого развития автомобильной промышленности в будущем. . Это также одно из идеальных решений глобальных энергетических и экологических проблем.

В настоящее время автомобильная технология на топливных элементах еще не созрела, но степень внимания различных стран постоянно возрастает, показывая тенденцию к увеличению усилий по продвижению. Япония, США, Европейский Союз и Южная Корея вложили много денег и рабочей силы в исследования автомобилей на топливных элементах. Toyota, Honda, GM, Ford, Mercedes-Benz, Hyundai и другие компании разработали модели топливных элементов и продемонстрировали работу на начальном этапе применения.

Что касается Китая, то по мере того, как число владельцев автомобилей продолжает расти, возрастает энергетическая и экологическая нагрузка со стороны автомобильной промышленности:

С одной стороны, зависимость нефти от иностранных источников возрастает год от года, с 26% в начале этого века до более 65% в 2016 году. Это создает серьезную проблему для энергетической безопасности, и ее необходимо срочно реализовать. замещение энергии.

С другой стороны, ископаемая энергия играет абсолютную роль в энергетической структуре, и давление на защиту окружающей среды огромно. Также актуальна оптимизация энергетической структуры.

Энергия водорода имеет высокую теплотворную способность, богатые запасы, разнообразные источники и широкое применение. В частности, он отличается прекрасной экологичностью. Это представляет собой возможную перспективу обезуглероживания энергии человека в водород и полного предотвращения выбросов углерода. Это один из идеальных кандидатов на долгосрочную альтернативную энергию.

С точки зрения использования водородной энергетики одним из ключевых направлений являются автомобили на топливных элементах. Если водородная энергия может быть применена в больших масштабах и окажет большое влияние на автомобильную промышленность, это окажет огромное влияние. Другими словами, разработка транспортных средств на топливных элементах имеет особое стратегическое значение для улучшения энергетической структуры Китая, содействия низкоуглеродной трансформации в транспорте и повышения международной конкурентоспособности ключевых отраслей промышленности и технологических инноваций. По этой причине в программных документах, таких как «Сделано в Китае 2025», китайское правительство выдвинуло четкий план развития транспортных средств на топливных элементах и связанных с ними технологий, и степень внимания к ним продолжает расти.

В связи с этим в данной статье рассматриваются основные технологии, ключевые вопросы и состояние разработки транспортных средств на топливных элементах, в частности анализируются и обсуждаются характеристики автомобильной промышленности на топливных элементах в Китае, а также выдвигаются некоторые соответствующие предложения по развитию на данном этапе.

Прогресс в применении автомобильной технологии на топливных элементах

1, краткое введение в технологии автомобилей на топливных элементах

Топливный элемент - это устройство преобразования энергии, которое преобразует химическую энергию топлива (водород) и окислителя (воздух) в электрическую энергию посредством электрохимической реакции. В 1830-х годах люди предложили первоначальную концепцию топливных элементов. С тех пор, с развитием технологий, были внедрены различные уровни топливных элементов, которые постепенно расширились от военных к гражданским областям, как показано на Рисунке 1.

Со второй половины 20-го века основные производители автомобилей проводили исследования автомобилей на топливных элементах, в первую очередь Япония. В настоящее время в мире существует множество автомобильных продуктов с высокоэффективными топливными элементами, которые изначально вошли в стадию коммерциализации. В соответствии с различными электролитами топливные элементы можно разделить на щелочные топливные элементы, топливные элементы с протонообменной мембраной, топливные элементы с фосфорной кислотой, топливные элементы с расплавленным карбонатом, топливные элементы на твердом оксиде и т. Д. Используемое топливо и сценарии применения для адаптации следующие. разные. Топливный элемент с протонообменной мембраной обладает такими преимуществами, как высокая удельная мощность, быстрый запуск, отсутствие коррозии, низкая температура реакции и низкая потребность в окислителях. В настоящее время это лучший выбор для автомобилей на топливных элементах.

Транспортные средства на топливных элементах используют бортовой водород в качестве источника энергии. Топливный элемент преобразует химическую энергию водорода в электричество, а затем приводит в движение автомобиль с помощью электродвигателей. Очевидно, здесь задействованы два совершенно новых элемента: сам автомобиль на топливных элементах и источник водородной энергии:

Транспортные средства на топливных элементах включают новые элементы, такие как автомобильные системы хранения водорода, системы топливных элементов, системы электропривода, системы управления транспортными средствами и вспомогательные устройства хранения энергии;

Подача водородной энергии включает в себя весь процесс получения водорода от производства, хранения, транспортировки до заполнения и использования. Продвижение и применение транспортных средств на топливных элементах охватывает широкий спектр областей, как для самого транспортного средства, так и для подготовки, хранения, транспортировки и применения водорода. Существуют более высокие требования: получение водорода в основном включает газификацию угля для получения водорода, электролиз воды для получения водорода, газ реформинга природного газа для получения водорода, крекинг метанола для получения водорода и другие процессы; Хранение водорода в основном включает хранение газа под высоким давлением, хранение твердого гидрида, хранение низкотемпературного жидкого водорода и т. Д. Соответственно, методы его транспортировки в основном включают транспортировку на корабле и транспортировку по трубопроводам;

Что касается использования водорода, то в центре внимания будущего развития находится строительство водородных заправочных станций и другой инфраструктуры. Сама по себе машина на топливных элементах является междисциплинарной дисциплиной во многих областях, таких как машиностроение, химия, материалы и электронное управление, как показано на Рисунке 2. Страны стремятся постепенно повышать производительность и снижать затраты, чтобы ускорить продвижение приложений.

Автомобильные технологии на топливных элементах и их индустриализация

Учитывая многообещающее будущее транспортных средств на топливных элементах, страны уделяют им все большее внимание (см. Таблицу 1). В качестве одного из стратегических направлений страны он придает большое значение развитию водородной энергетики и отраслей, связанных с топливными элементами. Правительство, научно-исследовательские институты и компании продолжали вкладывать значительные средства в разработку и применение автомобильных технологий на топливных элементах и топливных элементах. Mirai, разработанная Toyota Motor Corporation, и Clarity of Honda Motor Company, являются ведущими в мире продуктами для седанов на топливных элементах.

Соединенные Штаты также придают большое значение развитию автомобильных технологий на топливных элементах и топливных элементах. Еще в 2005 году водородная энергия была включена в число основных вариантов энергетики, а программы водородной энергетики и топливных элементов были последовательно выпущены. Соединенные Штаты в основном способствовали применению транспортных средств на топливных элементах в специальных областях, таких как транспортировка материалов. К 2015 году более 8000 вилочных погрузчиков на топливных элементах были введены в эксплуатацию в 34 компаниях, и была достигнута хорошая коммерциализация. В то же время были применены и демонстрационные автомобили.

Европейский Союз при поддержке таких организаций, как Европейская промышленная комиссия и Европейское исследовательское сообщество, провел большое количество исследований и демонстрационных приложений в топливных элементах и транспортных средствах на топливных элементах. В то же время, Систематическое планирование осуществлялось для инвестирования средств в топливные элементы и транспортные средства на топливных элементах, продвижения проектов парка топливных элементов и строительства водородных заправочных станций.

В целом автомобили на топливных элементах находятся на этапе перехода от разработки технологий к коммерциализации, при этом повышается внимание и инвестиции в технологию. В отличие от этого, правительство продвигает технологии топливных элементов и автомобилей на топливных элементах еще более агрессивно и технически, и его передовые модели легковых автомобилей на топливных элементах начали коммерциализироваться, что является мировым лидером в производстве транспортных средств на топливных элементах.

Страница содержит содержимое машинного перевода.