2024年05月26日 星期日
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日本汽车三巨头谈燃料电池车——日产篇

2019/10/16 14:09:192472

普及燃料电池车新技术是关键

2010年12月,日产汽车公司推出了电动汽车“LEAF聆风”。虽然该公司往往被认为是一门心思开发电动汽车,但实际上,对燃料电池车的开发也在稳步推进。就该公司针对燃料电池车的举措,在日产汽车综合研究所电动汽车系统研究所指挥燃料电池车研发工作的专家型领导饭山明裕、主管研究员荒井孝之以及主任研究员柳泽政成给出了他们的看法。

在电动汽车方面,日产汽车给人留下的印象比较深,那么为何要致力于燃料电池车呢?

饭山:日产汽车希望在零排放汽车领域跃居首位,因此,日产将燃料电池车作为零排放汽车的一种着手进行开发。日产希望充分发挥电动汽车及燃料电池车各自的优势,并将这些优势推广到所有的交通工具上。日产之所以先行投放电动汽车,是因为其具有可从家用电源进行充电、以及可利用现有电力网以较低成本和较早时间实现普及的优点。因此,日产全公司全力以赴将LEAF推向了市场。

另一方面,燃料电池车的关键取决于氢气设施的构筑。由于这仅凭汽车企业无法完成,因此,与电动汽车相比,燃料电池车的技术革新水平要更高。尽管如此,排名第二的零排放汽车的定位是不容置疑的。随着今后的技术进步,电动汽车平均每次充电的行驶距离可能会从目前的160公里延长到200公里、乃至250公里吧。不过,在可行驶400公里或者500公里的车辆、以及车辆重量超过2吨的大型车上实现电动汽车十分困难,还是采用燃料电池车方式比较适合。

荒井:日产将燃料电池车视为电动汽车的一种。它们之间不过是如何储存能源、如何产生电能的区别而已。是在车辆上储存电能,还是储存氢气?从技术上看,两者都有某种局限。也许必须站在从能源采购、车辆制造直至回收利用的生命周期角度上,因地制宜地逐步引进。

在世界各地,必须考虑到地域性。根据地域的不同,目前有这样一种趋势,即在采用大规模风力发电之后,为了使会发生变动的能源实现稳定,除了在蓄电池中储存电能以外,还力图利用剩余电能来储存氢气。在这些地区,可能会出现对以氢气为能源的汽车的需求。

饭山:燃料电池车存在着耐久性、成本、低温启动及小型化这四个技术性难题,如果在这些方面不取得进步,“谁都不会开这种车”,日产有这样的认识。在“X-TRAIL 燃料电池车”05年款的那个时候,日产感到其“商业性似乎可以得到保证”。不过,必须使以燃料电池组为代表的动力装置系统技术再提高一些。

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新开发的高输出功率燃料电池组

于是,2005年以后日产转向了燃料电池组的发电单元以及膜-电极接合体(MEA)的彻底开发。由此,耐久性、低温启动及小型化的难题得到了解决。剩下的就是成本了,由于有了不久即可解决的眉目,因此,在2011年1月,日产与3家汽车企业以及1家氢气供应商发表了共同宣言。

2010年开发的膜-电极接合体有什么特点?

柳泽:日产彻底更新了电池组中的结构。最大的特点是,使膜-电极接合体与树脂模铸件一体化,从而形成了结构体。由此省去了连接发电单元的部件,从而实现了在单层上堆叠400多个单元。这样做的结果是,促进了膜-电极接合体的小型化,提高了功率输出密度。

另外,因为仅凭膜-电极接合体即可形成结构体,因而有助于减少部件个数,由于可在单层上构成电池组,因此制造线的全自动化变得更容易,诸如此类因素,使大幅降低成本变成了可能。根据日产的估算,预计可将成本降低到与美国能源部(DOE)制定的2015年燃料电池组成本目标几乎同等的水平。

日产公司内部已决定以2015年为限投放新款车了吗?

饭山:目前处于完成技术准备的阶段。而技术成果及成本预测等已在公司内部得到正式认可。因此,目前公司要求日产提出作为商品的燃料电池车的方案。

——在今后的研发中哪些措施至关重要?

饭山:到燃料电池车进入市场10年以后的2025年前后,能否真正能将车辆成本降低到普及价位呢?作为一项业务,这应该是一个很大的问题。有没有实现这一价格所需的新型技术,这一点非常重要。如果没有新型技术,公司可能就不会向燃料电池车进行投资。

因此,今后5~10年内必须推进性能更高、更便宜、更具耐久性的燃料电池组及氢气罐的开发。为此,基础材料的开发也许势在必行。但是,能不能出成果尚不得而知的基础性研究,仅仅依靠企业很难完成。在这方面,我觉得还是要通过以大学及研究机构为代表的产学研团队来推进开发。