本田通用电池技术合作:注重降低成本

玩车人

日前，通用汽车公司燃料电池研发主管Mark Mathias在2014年混合动力及电动车技术研讨会上针对与本田公司合作的燃料电池的新进展作了详尽的阐述，另外还针对目前汽车行业中燃料电池以及其他电池的驱动方式作了进一步的阐述。在2013年7月时，通用汽车公司与本田公司就新一代燃料电池和储氢技术问题达成了一项长期共同合作协议，其中该合作协议主要针对的是两者2020年阶段计划，其目的主要是降低燃料电池和储氢技术的成本。
Mark Mathias表示：“目前，我们已经研发出符合实际应用的燃料电池汽车，但是影响燃料电池汽车应用的因素包括很多，其中包括车辆自身技术、基础设施以及氢气供应等问题。因此，考虑到目前车辆自身技术的进一步成熟，现在是时候对燃料汽车应用进行除技术外的全面综合性设计了。
燃料电池汽车具有续航里程大（续航里程超过300英里）、快速充电以及零排放等特点。而目前的锂离子电池、锂-空气电池并不能具备以上特点，因此，燃料电池汽车相比其他形式的电池汽车，其具有更加广阔的应用前景。”
Mark Mathias也曾一直致力于传统电池和燃料电池新材料的研发工作，其对这两种不同的电池技术非常了解。因此，Mathias在此次2014年混合动力及电动车技术研讨会上还对这两种不同的电池技术作了进一步的阐述。


图1不同电池系统重量对应的车辆续航里程
Mark Mathias表示：“要使燃料电池汽车续航里程达到300英里，那么需要燃料电池电量达到100千瓦时，而要想获得更高的燃料电池电量则需要更多数量的燃料电池。由图1可以看出，在汽车续航里程只需要100英里时，燃料电池系统重量要比其他电池系统重；而在汽车续航里程要求为300英里时，燃料电池系统重量要比其他电池系统轻。这是因为燃料电池汽车需要配备燃料电池系统，而燃料电池系统自身具有较高重量，其能量来源可以通过充压缩氢气来获得；而其他电池系统则可以根据续航里程配备相应的电池数量，其电池系统重量也随续航里程变化而变化。因此，才会出现图中所示现象。这与传统的内燃机汽车一样，传统内燃机即便是在静止情况下其自身也具有较高重量，但是其可以通过添加燃油来获得较高的续航里程。

图2锂离子电池与燃料电池对应的能量密度
由图2可以看出，锂离子电池能量密度虽然在未来会得到一定的发展，但是其能量密度是一定的；而燃料电池能量密度与压缩氢气量有关，其随着压缩氢气量的增加而增加，并在一定范围内远远超过锂离子电池的能量密度。”
此次，通用汽车公司与本田公司达成的合作协议中规定，双方将彼此公开自主知识产权以及相关技术。对此，Mark Mathias表示：“此次通用汽车公司与本田公司达成的合作协议具有极其重要的意义，因为协议内容将保证我们彼此之间技术产权的公开，而将不再存在互相隐瞒等现象，这将极大促进合作项目的进展。”本田公司为扩充其车型阵容，其计划于2015年推出燃料电池汽车；而通用汽车公司目前尚未宣布推出燃料电池汽车的计划。
Mark Mathias还表示：“目前，我们正致力于燃料电池转换技术和储氢技术的研究，而我们目前的合作目标为2020年计划。但是未来发展计划将远不止这些，未来计划将采用更加通用的系统设计以达到节约成本的最终目的。”
Mathias表示，其已意识到本田公司和通用公司采取了不同的措施。本田公司为其FCX Clarity车型配备了燃料电池系统，并且其燃料电池系统位置位于后排乘客之间，而并未安装在传统的引擎盖下面。
燃料电池系统的燃料电池堆栈材料、设计和加工是降低成本的关键因素，其占燃料电池系统总成本的45%。而占据燃料电池堆栈成本80%的是电极（如铂催化剂的成本）、双极板和交换膜，因此以上三种因素是降低成本首要考虑的三要素。
Mathias表示：“在过去的十年中，世界上各个汽车生产厂商都非常热衷于燃料电池汽车业务。而在燃料电池极板的设计中，需要用到交换膜和催化剂，直接生产交换膜和催化剂将极大地降低燃料电池生产效率，各个电池生产厂商也意识到了其中的重大商机而开始直接提供燃料电池设计所需要的交换膜和催化剂。至此，只需要将已有的交换膜和催化剂直接与相关材料整合便可以进行燃料电池的设计，这为燃料电池设计提供了极大地便利。”
为降低铂的使用成本，Mathias表示某些成本较低的铂合金在使用初期具有良好的物理活性，但是其耐久性问题仍亟待解决。对于燃料电池电极材料来说，其耐久性问题是普遍存在的，但是只有纳米粒子纯铂金属不存在该问题。
Mathias表示：“对于燃料电池的设计，需要保证电极材料的稳定性。对此，目前已有大量的研究，其中包括物质材料层面上的研究以及系统层面上的研究。”
另外，在此次2014年混合动力及电动车技术研讨会上，来自于现代汽车公司和丰田汽车公司的工程师们表示其各自的燃料电池汽车都将在未来几年内上市。