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新闻

2010-04-21

电源技术 2010年8期
关键词:燃料电池电池系统

美国车企积极备战2015年量产燃料电池车

据海外媒体报道,就在中国、德国和日本等国家押宝纯电动汽车、插入式混合动力汽车的时候,美国汽车界却将目光转向氢燃料电池车,多家企业宣布于2015年在美国推出量产车型。

早在几年前,氢燃料电池车就受到美国科技界及汽车界的高度关注,尽管这些年参与试运行的车辆不多,但与其他类型的新能源车型相比,氢燃料电池车技术相对成熟,欠缺的主要是配套基础设施。

积极建设基础设施

丰田美国销售公司先进技术研究部主管比尔·赖纳特日前宣布,丰田的燃料电池车将于2015年上市。据了解,除丰田外,通用、戴姆勒、本田、现代等多家汽车企业也将氢燃料电池车在美国的上市时间定在2015年。

汽车制造商正在为实现5年后的目标而忙碌。根据美国国家氢协会统计,美国现有加氢站68座,多数位于加利福尼亚州。加氢站匮乏,成为阻碍氢燃料电池车大规模推广的主要原因。汽车制造商已经意识到这一点,开始加大燃料电池车配套基础设施的建设力度。车企希望到2015年,加氢站能在美国遍地开花。

汽车制造商还在积极寻找氢燃料的供应渠道。今年5月,通用汽车与夏威夷燃气公司签订氢供应协议,后者将利用美国瓦胡岛地区的1 000公里燃气管道输送氢气至加氢站。通用预计,在瓦胡岛建20~25座加氢站,每座加氢站将耗资30万~50万美元。

渴望政策支持

氢燃料电池车推广面临挑战,但其具有降低对石油依赖和杜绝污染物排放两大优势。此外,氢气来源较多,从现有技术来看,无论是提取、储藏还是运输,都不是难题。另外,以欧盟为例,该组织提出到2020年,在欧洲销售新车的二氧化碳排放量要减少20%。与其他类型新能源汽车相比,零排放、零污染的氢燃料电池车在实现这一目标方面,更具优势。

“在环保水平上,氢燃料电池车与锂离子电池车无异。但近来政府将资助重点转移到锂离子电池车上。不过对于通用而言,即便在企业最困难的时期,也没有放弃对燃料电池技术的研发,仍向着既定目标推进。”通用汽车全球燃料电池项目执行总监查尔斯·弗瑞斯说,“现在我们缺少的是持续的政策支持。”

产品性能日趋完善

氢燃料电池车的动力系统包括储存氢气的储气罐、提供电能的燃料电池组、储存电能的锂离子电池以及作为车辆中枢神经的电控系统。与纯电动汽车相比,氢燃料电池车在使用过程中具有优势,例如纯电动汽车完全充电需要7~8小时,氢燃料电池车的加氢时间仅为3.5分钟左右。另外,以本田燃料电池车FCX Clarity为例,该车加氢一次续驶里程约386公里。通用将于2015年量产的同级别燃料电池车续驶里程达483公里。相比之下,同等大小的纯电动轿车一次充电的续驶里程仅为160公里。

氢燃料电池车以贵金属铂金作为催化剂,高昂的成本一直是其商业化过程中遇到的难题。2007年以前,制造一辆燃料电池车需要近100克铂金,通用通过“车行道计划”,大幅提高铂金催化剂的使用效率,制造1辆车的铂金使用量降至30克。根据通用的计划,要在2015年使每辆车的平均铂金使用量降至26克,力争在此后几年中,进一步降至10克以下。

另据赖纳特介绍,从2005年至今,丰田已将燃料电池车的成本平均降低了90%。未来5年,丰田将提高技术水平,使燃料电池的性能更可靠、体积更小、成本更低,力争在没有补贴的情况下,将车辆的平均售价控制在5万美元左右。

通用日前宣布,正在测试全新氢燃料电池系统,该系统计划配装在2015年量产的燃料电池车上。与雪佛兰Equinox燃料电池车相比,新一代车型的电池体积缩小50%,质量减轻约100公斤,铂金用量减少1/3,而且车内布局更加合理。为消除氢燃料电池车商业化的障碍,赖纳特建议:“希望各国政府和汽车企业汇聚力量,攻克难关。”

英国Riversim ple氢燃料电池车有望批量生产

2010年6月10日,英国氢燃料电池车开发商Riversimple与莱斯特市政当局达成一项突破性的协议。相信不久将看到这种可爱的两座氢燃料电池车驰骋在莱斯特市的大街上。

根据协议内容,Riversimple公司将与市政府合作,建设一支由三十辆氢燃料电池车组成的车队,挑选合适的本市市民和单位,以及加氢站点进行一项为期十二个月的实地测试,测试活动将于2012年春季结束。若结果令人满意,Riversimple将与市政当局进一步商讨在该市选址建设一座年生产能力为5 000辆氢燃料电池车的工厂。此外,该公司表示与其他城市的相关合作计划也同时进行。

在测试活动中,用户不必直接购买燃料电池车,他们每月只须支付200英镑(固定),另加每英里15便士(浮动)的使用费即可,其中包含燃料费。客户须将驾驶体验信息反馈给生产商,以便对车辆性能进行改进。

Riversimple眼下正进行第二轮融资,希望筹得2 000万英镑来扩大燃料电池车的产量。迄今为止,已取得保时捷家族 成 员 、Innovator Capital、Sustainable Development Capital等伦敦投资银行的支持。

附:Riversimple性能参数

●效率:等同300英里/加仑

●续行距离:240英里

●加速性能:0~30英里/5.5秒

●最大时速:50英里

●总重:350 kg

●驱动系统:6 kW燃料电池

●车身材料:ACG公司黑色预浸复合材料LTM 26ELB。

新工艺促进氢燃料电池车储氢系统实用化

2010年6月16日普渡大学(Purdue University)新闻网站宣布,该校的科研人员发明了一项提高燃料电池车储氢效率的新工艺。

据化学工程学院院长Games Slayte教授介绍:“这一新工艺被命名为氢热解工艺,所用材料为氨硼烷粉末(是固态储氢含量最高的材料之一)。新方法第一次在燃料电池工作温度附近,在不使用催化剂的情况下,获得较高的产氢率,展现了在氢动力车方面广阔的应用前景,我们已经有了概念验证。”

研究成果已经在6月15日费城的“化学反应工程国际研讨会”上公布。论文也将在《AIChE Journal》上发表。普渡大学已经为该技术申请了专利。

“硼烷氨的氢含量高达19.6%。如何有效地将其从中释放出来是关键,现在我们已经找到了这种方法。”

研究人员在进行氢热解工艺研究

在水解反应中,硼烷氨与水需要在催化剂的作用下才能产生氢气;在热解反应中,硼烷氨要在170℃的条件下才能有效地释放出氢气。新方法则把水解和热解这两个不能在氢燃料电池车上使用的反应过程结合到了一起,使反应可以在车载燃料电池的工作温度(约85℃)下进行,新工艺还对燃料电池的工作废热进行了利用。反应工作压力保持在200磅/平方英寸,这远低于目前氢燃料电池车储氢罐5000 psi的压力。在最佳的工作条件下,使用氢热解工艺的产氢率可达到氨硼烷和水总重的14%。

研究人员表示,美国能源部制定的2015年储氢效率目标为储氢系统的5.5%,这意味着如果你的材料储氢效率即使达到7%,也不一定能实现这一目标,因为你要把整个储氢系统计算进去。研究人员还指出,采用这一方法时,使用浓度为77%的氨硼烷可以获得最大的产氢率。

Ballard与Plug Power延长供货合同期限至2014年

2010年7月15日,Ballard与Plug Power宣布延长两家公司供货合同期限至2014年。Ballard公司将继续作为Plug Power公司GenDrive系列产品燃料电池堆的唯一供应商。Plug Power公司也将继续作为Ballard燃料电池堆产品在北美地区物料搬运市场的唯一系统集成商。

自从2008年,Ballard就开始为Plug Power“GenDrive”产品提供燃料电池堆。该协议的签署无疑会继续加强两家公司在这一领域的领先地位。

GenDrive燃料电池系统作为叉车、托盘车等物料输送工具的电力来源,取代了原有的铅酸蓄电池,既提高了工作效率,又改善了工作环境。美国许多知名超市和物流企业在政府的优惠补贴支持下采用了先进的燃料电池技术。

韩国GS Fuel-Cell八月在首尔公寓安装家用燃料电池

GS FuelCell生产的家用燃料电池

据韩国时报(Korea Times)最近的一篇报道,韩国第二大石化企业GS Caltex全资拥有的燃料电池制造商GSFuelCell将于今年八月在首尔的一些公寓内安装其生产的1 kW和3 kW家用燃料电池系统。该公司表示,目前已经开发出了功率为50 kW的燃料电池系统,正在进行100 kW的产品开发。这些产品系列将满足2010年安装一万户家庭的目标。

作为一家传统的石化企业,GS Caltex在今年年初成立了一个专门开发新材料和环保技术的部门,涉及范围包括燃料电池、薄膜电池和废物回收利用等。

IdaTech推出ElectraGen ME燃料电池备用电源系统

美国燃料电池设备制造商IdaTech公司2010年6月7日表示,该公司已在佛罗里达州举行的2010国际通信能源展会(INTELEC)上推出了其最新5千瓦燃料电池备用电源设备。这是该公司ElectraGen系列产品的最新成员。燃料可以采用气态氢或液态甲醇-水混合物,后者要配备IdaTech公司的甲醇重整制氢设备。

德国公司通过合作发展加钪固体氧化物燃料电池

2010年6月24日,德国两家公司H.C.Starck Ceram ics和Kerafol宣布成立合作联盟,共同研发、生产、销售加钪(scandium)高温固体氧化物燃料电池。

科研人员已经发现,氧化钪稳定的氧化锆(ScSZ)替代传统的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)用于固体氧化物燃料电池(SOFC),可使SOFC的功率密度提高一倍。

通过合作联盟,Kerafol开发电解质——氧化钪稳定的氧化锆(ScSZ)的专业技术与H.C.Starck先进的电极制造技术将优势互补,有利于加快SOFC产品的市场化。

H.C.Starck公司在高温熔融金属等特殊材料和高级陶瓷材料中间体加工领域实力雄厚,是德国著名的国际集团,在欧洲、北美等地建有15个生产基地。2003年开始涉足燃料电池技术领域,2008年初在德国巴伐利亚塞尔柏(SELB)建设两条SOFC电极基板生产线,年生产能力20万片。

Kerafol公司凭借在有氧陶瓷原料和无氧陶瓷原料领域多年的研究经验,现已跻身于世界陶瓷薄膜和工业陶瓷主要制造商行列。在过去几年里,Kerafol研发的许多新产品广泛应用于微电子产业、热能管理、过滤传感技术、固体氧化物燃料电池以及低温共烧陶瓷技术等多个方面。

Microcab采购Serenergy十套3千瓦氢燃料电池系统

据FuelCell Today报道,英国微型车制造商M icrocab公司已向丹麦Serenergy公司订购了十套功率为3千瓦的氢燃料电池系统,用于下一代氢燃料电池混合动力车的开发。

Serenergy燃料电池采用高温质子交换膜制造技术(High Temperature PEM)。M icrocab公司希望将燃料电池混合动力技术与他们的微型车制造技术相结合,开发适用于城市和郊区的轻型交通工具。

太阳能薄膜电池研究获重要进展

德国美因茨大学2010年13日发表公报说,该校研究人员参与的太阳能薄膜电池研究项目取得重要进展,有望使太阳能薄膜电池突破目前20%光电转化率的纪录。

目前光电转化率最高的是铜铟镓硒(CIGS)太阳能薄膜电池,可达20%,但与超过30%的理论值仍相距甚远,其主要难题是材料中的铟、镓分布和比例难以达到理想值。

美因茨大学的研究人员与IBM公司德国美因茨分部以及生产特种玻璃的德国肖特公司等合作,借助电脑模拟程序发现铜铟镓硒材料的铟镓分离温度,即在稍低于正常室温的情况下,铟镓会完全分开且分布不均匀,从而导致材料的光电作用减弱。而超过这个温度后,铟镓会相互融合,且温度越高其分布的就越均匀。这表明太阳能薄膜电池生产过程需要较高的温度,只要最后的制冷步骤足够快就能使这种均匀性“定格”。

以往生产工艺受生产必需的玻璃底板的耐热性限制,无法提高温度。为此肖特公司研发了一种能够耐受超过600℃的特殊玻璃材料。研究人员说,此项成果是一个重大突破。

MST公司在太阳能方面的新突破

MST公司是位于以色列的光伏系统开发商,该公司开发了第一个以色列聚光太阳能光电入网系统,并成为了以色列光伏电价补助政策下第一个享受上网电价补贴的公司。

MST公司的聚光太阳能光电入网时间为2010年7月12日,该系统是以色列乃至世界首个该类型光电入网系统。

该系统容量为50 kWp,目前已经得到了以色列电力部门的上网许可,并有资格得到以色列政府20年以上的光电FIT补贴,通过售电MST公司的该项目很有可能实现预期盈利。

MST系统采用的是以色列科技,由MST公司进行开发建设。公司的管理和经营者是Dov Raviv先生——以色列著名的火箭导弹之父。MST系统的工作原理在多层结太阳电池上是以500倍的辐射强度来聚集光线,从而在更小的空间内聚集更多的能源。这种先进的太阳电池以前一直应用在太空卫星上,但是现在已经开始被地面光伏系统所采用。

这种高效的太阳电池因配以太阳能追踪器而效率进一步大增,太阳能追踪器能够精确地追踪日出日落进而使该系统最大化地暴露在阳光辐射下产生尽可能多的电量。该双轴太阳追踪系统也是MST公司研制发明的,该系统所采用的科技在目前来讲也是世界最先进的。

该系统经过了几乎一年的实地测试,测试产能数据显示该系统已经达到了24.5%的产能效率。该数据几乎是目前标准晶硅系统效率的两倍。

MST系统的最大优势就是可以在更少的空间内产生更多的能源,同等能源产出的条件下,MST系统所占用的空间是其他科技光电系统的一半甚至三分之一。空间的高效利用在名为“双重使用”的MST系统中表现更为明显。该系统被安装在一个两米高的铁架上,因此系统下或周围的土地依然可以供农业或其他目的使用。该系统目前被安装在以色列南部城市Arad中。

微软新设计电池能以任意极性安装

相信我们中有许多人在安装电池时都遇到过将电池装反了的情况,并常常为此苦恼不已。7月13日,微软开发出的一项新技术可以彻底解决这个问题。

微软开发的一款产品能令你以任何极性将电池放入电子设备中,该公司将向相关产品供应商和制造商提供免版税许可。这款产品名为“Instaload”,让用户可以在任意方向安装电池,无需考虑极性。Instaload具有多种尺寸,与市面上销售的多种型号电池兼容,微软希望不久投入生产。

这项技术已获得知名电池厂商Duracell的支持,该公司表示Instaload将会改变那些依赖电池驱动设备的用户的生活。自从19世纪30年代电池首次推向市场以来,用户不得不注意手电筒或相机背面的小图解,以便搞清楚从哪种方向放入电池。所有电路都有正负电荷,电池与其有着相似之处:必须采用正极和负极才能激活电池内的化学反应,令其工作。

Instaload的工作原理十分简单,所以,许多人不禁会问,以前为什么没人想到这个点子——使用两端都有正负电荷的电池接点,这样就无需担心电池的正负极。微软表示,该技术兼容经常用在玩具、遥控器、充电器等消费电子产品上的多种型号电池,包括 CR123、AA、AAA、C或D号电池。

微软现已将这项技术授权给第三方设备供应商使用,为相关产品供应商和制造商提供免版税许可。微软说:“用户通常在尝试一两次以后就能搞清楚电池安装错误。电子设备需要的电池越多,错误安装的机会就越多。解决错误安装电池的问题,可以帮助提供更好的用户体验。”

1800年,亚历桑德罗-伏特利用他的伏打电堆发明了电池组,开创了电学发展的新时代,伏打电堆其实就是今天我们所认为的电池的原始形式。不过,有专家认为早在古代就有人发明了电池。每年,全世界消耗掉价值300亿英镑(3090亿元人民币)的电池。

通用公布Volt锂电池组保修方案

通用汽车于7月14号在其密歇根州电池厂召开新闻发布会,正式公布了其雪佛兰Volt插入式混合动力车锂电池组的保修方案。

通用表示,通用将为雪佛兰Volt锂电池组的164个零部件提供长达8年、里程10万英里的保修服务。Volt锂电池组的热能控制系统、充电系统和电力驱动零部件都包含在保修范围内。

通用雪佛兰Volt将成为美国市场上首款进入大宗市场的插入式混合动力车。这款车的锂电池组续航能力可达40英里,120伏供电下一次性充电时间为8到10个小时,在240伏供电状态下充电时间可减少至4个小时。

雪佛兰Volt电动车可以通过电力来全时、全速驱动车辆。当行驶里程小于60公里时,Volt电动车完全只依靠一个车载的16千瓦时锂离子电池所储备的电力来驱动。当车载电池电量消耗至最低临界限值时,Volt将自动转为增程型电力驱动行驶模式。在这种模式下,车载发动发电机将开始工作发电,为Volt继续提供电能,从而实现高达480公里的续驶能力。与传统的纯电池电动汽车不同,Volt电动车彻底消除了人们对行驶距离的顾虑,它可以使驾驶者完全不用担心由于电池电量耗尽而进退两难所带来的尴尬。

通用全球电子系统常务董事M icky Bly在声明中表示:“通用推出的这个保修方案是为了让消费者对雪佛兰Volt插入式混合动力车更放心。”

主攻电池业务三洋将出售半导体业务

来自日本媒体的最新消息,松下旗下的三洋电机公司近日正在与美国安森美半导体(ON Sem iconductor Corp)进行谈判,希望安森美半导体能够收购自己的半导体业务。该消息称,三洋电机公司的半导体业务属于非核心业务,而且在利润方面不容乐观,为了更好地发展自己的核心业务和更具前景的业务,三洋电机公司希望尽快剥离半导体业务。

相关信息显示,三洋电机公司与安森美半导体之间的协议有望正式达成,涉及的收购价格将在200亿日元到300亿日元之间,折合美元2.2亿至2.5亿之间。据悉,三洋电机公司的半导体业务主要是模拟IC元件,这些半导体产品主要用于制造影音设备。

三洋电机在被松下收购之后,其主要业务已经转到充电电池和太阳电池方面,三洋电机目前计划在未来三年的时间里向旗下的充电电池和太阳电池业务投入至少18亿美元,以实现更快的发展。安森美半导体的前身是摩托罗拉于1999年剥离的半导体业务,该公司的产品线包括各种模拟IC芯片和混合IC芯片。

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