简介:该文是氢能源和汽车相关硕士学位毕业论文范文和行业现状类论文参考文献范文.
一、氢燃料电池汽车再获重视 市场规模有望突破1万亿
国家大力支持的氢燃料电池汽车,其实是燃料电池汽车的一种,另外还有甲醇、天然气、乙醇燃料电池汽车等.目前,占比最大、最有大规模量产前景的就是氢燃料电池车（也叫氢能源汽车）.甚至可以说,现阶段在全球范围内谈燃料电池汽车,基本就是指的氢燃料电池汽车.自国家开始推广新能源汽车以来,燃料电池汽车就受到了高度重视.
(一)国内车企研发的氢燃料电池汽车
早在2009年出台的《节能与氢能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》中,就提出了由财政对燃料电池汽车进行6-60万不等的成本差价补贴.随后2011年的《中华人民共和国车船税法》又规定燃料电池汽车与纯电动汽车、插混车一样,享受免征车船税的优惠.在纯电动汽车补贴不断退坡的当下,氢燃料电池汽车则仍是宠儿.2018年,财政部、、科技部、发改委联合发布了《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,规定燃料电池乘用车按搭载的电池额定功率进行补贴,补贴标准为6000元/kW,上限为20万/辆;客车、货车进行定额补贴,依据车型大小补贴上限为30-50万/辆.
(二)财政部对燃料电池汽车补贴标准
同年,《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》指出,到2030年,中国燃料电池汽车保有量要达到200万台,加氢站数量达到1000座,产业产值将突破1万亿元.在国家的大力号召下,地方政府也积极响应.补贴方面,多地政府实施与国补1：1的补贴政策,以某价值130万的氢燃料客车为例,经过国家和地方各50万的补贴后,最终售价仅为30万.加氢站建设方面,地方政府也成为了补贴的主力军.4月22日,六安市人民政府发布《关于大力支持氢燃料电池产业发展的意见》,对不同加氢能力的加氢站进行最高200万-400万的补贴.据国内媒体报道,广东佛山南海区单个加氢站最高可拿到800万的补贴.
二、现状惨不忍睹 全球销量不足1万台
(一)2018年中国新能源汽车销量
在新能源车内部相比,2018年中国新能源汽车总销量达125.6万辆,其中纯电动汽车98.4万辆,插混汽车27.1万辆,氢燃料电池汽车占比不足0.12%,可谓是惨不忍睹.
(二)2016-2018年中国新能源汽车销量
从历史数据来看,2016年-2018年,中国氢燃料汽车销量分别为629辆、1272辆、1527辆.而今年,作为氢燃料电池车发展提到新高度的一年,其3月份销量仅为86辆,整个第一季度总计销售273辆.如果不考虑某月销量大爆发等特殊情况（例如政府大单）,今年总销量也难有质的突破.在车东西看来,氢燃料汽车发展缓慢的背后,是其面临的技术研发困难、制氢成本高昂,以及用车不便三大困境.
三、技术研发困境：两大核心零部件技术研发难度大
(一)高压储氢罐研发难度大
1.丰田70MPa高压储氢罐
由于“氢气很轻”,其质量能量密度很大.但反过来说,如果从单位体积燃气释放的能量来看,氢气的热值是常见燃料里最低的,仅为12.74MJ/Nm^3,是甲烷的1/3,汽油的1/10.这就意味着,如果要释放同样的能量,汽车需要消耗巨量体积的氢气,因而氢燃料电池车上都有高压储氢罐来压缩储存氢气.车载高压储氢罐一般可以储存6kg左右高压氢气,总体积在150L-200L上下,有些大的储氢罐甚至会挤压车内空间,比如丰田Mirai的后排就只能乘坐两人.
2.丰田Mirai结构
在储氢罐体积只能减小不能增大的情况下,储氢压力成为了重要的评价指标.同等体积下,储氢压力升高一倍,储氢量会增加50-70%,续航里程提升50%,但是成本会增加近7倍.目前中外储氢罐技术差距主要集中在储氢罐材质上,包括内衬、纤维缠绕层和过渡层材料.我国车载储氢罐主流是金属内胆纤维全缠绕气瓶（Ⅲ型瓶）,内衬材料为金属铝,储氢压力为35MPa,质量储氢密度（氢气占储氢罐总质量的比重）在3%左右.
(二)氢燃料电池多项关键技术还未突破
1.本田氢燃料电池
正如前文所言,燃料电池是燃料电池车最核心、成本最高的零部件,其也有质子交换膜、铂催化剂、双极板三大部件需要突破.質子交换膜被称为氢燃料电池的心脏,它处于燃料电池正负极板的中间,起到了隔离其他离子,仅允许质子通过的功能,同时还要隔离两极反应气体,支撑两侧催化剂层,性能要求非常高.如此重要的电池“心脏”,却一直被握在国外公司手心里,我国研发氢燃料电池的核心材料几乎全靠进口.质子交换膜技术从上世纪60年代起就被美国杜邦公司垄断,杜邦膜的约为 120 美元/kW,我国常用的燃料电池功率为35-50kW,以50kW燃料电池计算,一套燃料电池里,仅质子交换膜的成本就高达4万元人民币.
2.燃料电池结构
质子交换膜的两侧是铂（Pt）催化剂,氢气通到阳极板后,在铂催化剂的作用下,失去电子变成质子,再通过质子交换膜与另一侧的氧原子结合生产水.难点在于催化剂只能用铂,而铂的非常昂贵,均价约200元/克,使用100克铂的情况下,一套氢燃料电池所用铂催化剂的成本近2万元.因此,降低催化剂中铂的使用量,是降低电池成本的一大关键手段.
而目前,我国的低铂催化剂技术尚处于实验研发阶段,离规模量产还有很长的距离.
3.双极板
除此之外,作为燃料电池的“骨架”,双极板的工艺水平仍待突破.双极板（Bipolar Plate,BP）又叫流场板,与膜电极层叠装配成电堆,在燃料电池中起到支撑、收集电流、为冷却液提供通道等作用,其质量好坏直接决定了电池输出功率和使用寿命.双极板的三种材质中,石墨板和复合板的技术已相对成熟,而金属板因为能大幅提高电池输出功率,近年来成为了燃料电池的一大突破方向,仍待解决掉问题是金属板在电池环境下易受腐蚀,导致电池寿命较短.在燃料电池的零部件上,还有膜电极、膜加湿器、氢气循环泵等关键技术有待突破,篇幅有限,不再一一赘述.
结语：
氢燃料电池车在曲折中前行如今,不可再生的化石燃料越来越少,同时全球对化石燃料的需求却越来越大,在电动汽车销量迅速增长,油耗、排放法规日益严格的情况下,全球化石燃料的总使用量不降反升.也就是说,如今电动汽车的增长、可再生能源比例的增长,仅抵消了人口和经济增长所增加的能源需求.如果要进一步缓解全球能源短缺的现状,必须有更多的新能源汽车与可再生能源扛起重任,而氢燃料电池汽车与氢能源就是中国政府选择的方向.
总结：归纳上文，该文是一篇关于氢能源和汽车方面的大学硕士和本科毕业论文以及行业现状相关氢能源和汽车论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
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