阻碍燃料电池车普及的意外部件
阻碍燃料电池车普及的意外部件
2015-2-5

丰田宣布上市燃料电池车,开启了氢社会的大门。然而,高压氢燃料罐却是汽车设计和基础设施建设的瓶颈。

       丰田将于2014年12月15日上市FCV“MIRAI”。本田也计划2015年度上市FCV。日本厂商带头走进“氢社会”新时代,可谓是划时代的成就。然而,FCV的普及还存在价格和基础设施的建设课题。MIRAI价格高达723万日元(含税),虽然可以使用补贴,加氢站的建设也迟迟未取得进展。

       在这种情况下,汽车厂商又发现,还有一种令人意外的部件或许会阻碍FCV的普及。这就是储存FCV的能源氢的高压氢燃料罐。

 

 

高压罐未实现革新

       燃料电池系统的主角是使氢和氧发生化学反应来发来的电池组(Stack)。电池组会影响FCV的性能和成本,因此一直被称为燃料电池系统的心脏部分。
       丰田对电池组反复进行了改良,与2008年的试制车相比,将输出密度提高至2倍以上,成功实现了小型化。昂贵的铂催化剂的用量也大幅减少。
       然而,高压罐却一直未能大幅实现小型化。虽然通过减薄包覆高压罐的碳纤维削减了成本,但由于里面装的是高达700大气压的高压燃气,“圆柱形的形状和尺寸基本都未能改变”(丰田技术人员)。
       这变成了FCV设计上的障碍。MIRAI将两个高压罐分别配备在后座下方和后备箱下方。由于占的空间比较大,所以MIRAI未能实现5座的设计。
       如果能实现像油箱那样扁平的形状等,车辆的设计自由度就会提高。但高压罐无法实现这种形状。比如,内外的压力都非常高、需要具备高度安全性的飞机和火箭最后都是做成圆柱形的。丰田的技术人员叹息说,“对此找不到革新性技术”。
       混合动力车未采用专用底盘,而是使用与普通汽油车相同的底盘降低了成本。而FCV由于高压罐的尺寸和形状问题,很难共享底盘。

降低氢基础设施成本的方法

       高压罐还阻碍了基础设施的建设。加油站大约需要1亿日元就能建成,而加氢站的建设成本需要4亿~5亿日元。由于日本的安全标准比较严格等原因,必须设置支持高压氢的特殊设备。投资回收困难大,这是基础设施建设未取得进展的主要原因。
       对此,罗兰贝格公司总监(Principal)远山浩二建议“将压力降到350气压左右”,也就是将压力降到一半,所有设备的负担都会减轻,从而能削减建设成本。远山认为,“有望以1亿日元以下的费用建设加氢站”。
       FCV在开发之初使用过350气压的高压罐。后来为延长续航距离,将压力提高到了700气压。虽然也可以放弃采用最尖端技术的FCV的先进形象,降低技术难度,优先普及。将压力降到350气压的话,高压罐的体积也能缩小。这个提案可谓是一个注重实用性的方案。

       德国大众集团提出了比较现实的方案。即设计成不只以氢为能源的“完美FCV”。

       2014年11月,德国奥迪在美国洛杉矶车展上发布了FCV。该车削减了高压罐的体积,续航距离缩短,但能利用外部电源为蓄电池充电,是一款插电式混合动力车。

       奥迪推进了与汽油车等多种驱动系统共享底盘的战略,目的是尽量减小配备高压罐的制约。没有加氢站的话,就寻找充电桩。这样还可以应对氢基础设施短缺的问题。

       燃料电池巴士也将更容易普及。巴士与汽车相比,车辆体积大,配备方面受到的限制比较小,因此容易配备大型高压罐。这样的话,应该可以开辟一条新的道路,即通过在350气压标准的加氢站充氢来降低整体的成本。

非终极环保的氢社会

       氢的制法也存在课题。利用化石燃料制氢时,制造过程中会排放二氧化碳。据日本汽车研究所调查,包括制氢时等在内,FCV的二氧化碳排放量虽然低于混合动力车,但跟纯电动车基本相同。

       将来应该采用的方法是,利用光伏发电和风力发电等可再生能源的电力电解水来制造氢。德国打算利用该过扩大了导入量的可再生能源电力来构筑氢社会。

       汽车厂商难以单枪匹马解决阻碍FCV普及的价格和氢供应等课题。现在正与能源公司等不同行业的企业合作,在全局战略中思考整体的最佳方案,找出现实的普及策略。

 

2014/12/25  【日经BP社报道】

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