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燃料电池是由作为燃料供应的氢与空气中含有的氧,在名为“单元”的部件中发生化学反进行发电。提高反应效率就有助于提高燃料电池的性能。其关键在于单元内部使用的催化剂性能。
催化剂主要使用高价的稀有金属铂。如果将其制成微粒子涂布在电极上,便可进一步扩大与氢反应的表面积,从而提高性能。在这一领域,各公司展开了技术竞争。如果氢和氧的反应效率提高,即使减少铂的使用量,也可获得充足的输出功率。
燃料电池采用串联排列几百个单元的结构。由于提高了输出功率,因此可缩小单元面积,减少单元数量。除了铂之外,还有助于减少其他零部件的使用量及成本。在确保输出功率的同时,还可缩小燃料电池本身的容积。
表示单位容积输出功率的输出功率密度显示了各公司的技术水平。丰田实现了每升3千瓦。本田宣布“达到了3千瓦以上”。日产汽车也在2011年宣布达到了2.5千瓦,目前“实际能达到每升3千瓦的输出功率密度”。
各公司还在致力于调整材料以及寻找廉价的高性能新材料。
加速向廉价材料转换
据称燃料电池车的燃料电池、氢燃料罐以及其他运送空气的泵等“辅机”各占车体成本的三分之一。
比如,丰田日前对70兆帕高压储氢燃料罐的材料进行了调整。为了在具备耐压性的同时,减轻重量,采用了内侧使用塑料、外侧卷缠高价碳纤维复合材料(CFRP)的结构。该公司将寻找可在充分确保安全性的同时降低成本的碳纤维复合材料。
丰田不依赖供应商贴牌生产(OEM),而是在自家工厂将碳纤维复合材料卷缠在氢燃料罐上。为实现量产化,还在进行生产技术开发,以实现在确保必要强度的同时,快速进行卷缠。
丰田技术统管部主管高桥刚说:“我们将不断提高电池堆等部件的性能、调整结构和材料及旨在实现量产化的生产技术革新等,以降低成本。”
如何体现燃料电池车的魅力
消费者购车时,价格是最主要因素。不过,燃料电池车的价格要想降到与其他车辆同等水平,估计要到2020年以后。如何体现燃料电池车与其高价相符的优点也是一大课题。
汽车厂商举出的燃料电池车的特点之一是可向外部供电的功能。配备大发电容量燃料电池的公交车还可作为受灾时的电源进行推销。
丰田于11月14日,在爱知县丰田市内,公开了将燃料电池巴士的电力供应给受灾避难所等的实验。
丰田公开了外部电源供给系统的实验,即将在爱知县丰田市运行的燃料电池巴士(右)所发的电力供应给家庭及设施等。左侧是利用巴士输送的电力供家庭等使用的外部供电装置。由丰田自动织机制造。
将专用插头插在在燃料电池巴士后部的插座上,就可将电源供应给建筑物内的电视及电炉等使用。电装公司与丰田自动织机公司开发出了将燃料电池巴士的直流电转换成交流电的外部供电装置。在加满氢的状态下,可连续5天为用作避难所的体育馆提供照明电力。丰田计划2016年上市销售燃料电池巴士。
由燃料电池车向家庭等供电的功能名为“V2H”(vehicle to home)等。在东京车展上,本田展出了家庭专用供电装置。该公司从4月份开始,在北九州市实施为住宅供电的实证实验。在下午的用电高峰时段,如果利用燃料电池车供电,就可为削峰做出一定贡献。
燃料电池车的另一个卖点应该是环保性能。行驶时只排放水、不会排放二氧化碳及大气污染物质的燃料电池车还被称为“终极环保车”。
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