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燃料电池电动汽车可行性报告 燃料电池汽车市场可行性分析报告 （长安大学 信息工程学院 2004 级 高继 ） 燃料电池是一种把储存在燃料和氧化剂中的化学能，等温地按电化学原理转化为电能的能量转换装置。燃料电池是由含催化剂的阳极、阴极和离子导电的电解质构成。燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路，产生电能而驱动负载工作。燃料电池与常规电池不同在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂通过电化学反应生成水，并释放出电能；只要保持燃料供应，电池就会不断工作提供电能。 燃料电池电动汽车实质上是电动汽车的一种，在车身、动力传动系统、控制系统等方面，燃料电池电动汽车与普通电动汽车基本相同，主要区别在于动力电池的工作原理不同。一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。 直接供氢的 FCEV 推广普及的关键是纯氢的供应和储存。为了保证直接供氢的 FCEV 用氢的需要，必须建造氢站，这就增大了直接供氢的 FCEV 商品化和推广普及的难度，因此，世界上各大汽车公司纷纷推出了通过燃料重整反应制取氢气的技术，可使用多种碳氢燃料，包括醇类燃料、天然气等。目前，通过重整反应利用甲醇制取氢气的技术已十分成熟，甲醇为液体燃料，携带方便，提高了燃料电池电动汽车的续驶里程，且燃料能量的利用率可达70%-90%，大大高于热力发动机的效率。 福特汽车公司的 21 世纪绿色汽车的开发计划中，FCEV 作为开发研究重点，其推出的 P2000HFC 试验车即为直接供氢的 FCEV，福特公司也有利用甲醇进行改质产生氢气的技术。目前，福特公司与石油公司摩比尔一起开发更具实际意义的车载汽油改质氢燃料电池车(FCEV)。从基础设施建设和社会使用环境上看，汽油改质型比甲醇改质型更为有利。新开发的汽油改质器与以往的相比，质量和体积都缩减了 30%左右，从而提供了车载性，实现了与汽油相媲美的包装效率，对汽油改质氢 FCEV 的早日实用化及 FCEV 的普及推广具有重要意义。 由于它不经历热机过程，不受热力循环限制，故能量转换效率高，燃料电池的化学能转换效率在理论上可达 100％，实际效率已达 60％~80％，是普通内燃机热效率的 2—3 倍。现在应用于电动汽车中的燃料电池是一种被称为质于交换膜燃料电池(PEMFC)，它以纯氢为燃料，以空气成龙为氧化剂。在 1993 年加拿大温哥华科技展览会上，加拿大的 BALLABC 公司推出了世界上第一辆以 PEMFC 电池为动力的电动公共汽车。载客 20 人，可行驶 160km/h，最高速度 72.2km／h。德国奔驰汽车公司也研制了以 PEMFC 电池为动力的电动汽车。生成物是水，不污染环境，缺点是造价太高，目前仅燃料电池的价格就要 25000 美元。 一、美国对燃料电池汽车的优惠政策 1999 年 10 月克林顿总统签署清洁空气法，严格规定了汽车排放的标准，同月加州政府也有了新的规定，即要求汽车制造商在加州销售的车辆中百分之二必须是零排放车辆。2001 8 月 2 日，美国议院代表批准了 2001 年美国未来能源保证法案。这项立法的目的是使美国到 2012 年后对外国能源的依赖由 56% 降到 45%,从伊拉克进口的石油由 700,000 桶/天减 第 1 页第 1 页 燃料电池电动汽车可行性报告 少到 250,000 桶/天。除了增加石油和汽油的开采和促进核能外, 该项计划为鼓励发展和使用燃料电池电动车技术提供了税收优惠和资金支持，具体政策： （1）车全重低于 8500 磅，利用再充电能源储存系统提供最大可用功率的 HEVs，免 250～ 2000 美元所得税。 （2）符合机动车行驶英里数执行标准规定的轻型 HEVs（2000 城市燃油系统以外增加 125 ％～250％）免 1000～3500 美元附加税。2000 城市燃油系统增加的这一项也许就是要比较主要部分符合 EPA 要求的风格、传动、推进系统等都相似的新的 HEVs 和机动车。机动车不必符合 BIN 5、 Tier II 的排放标准。 （3）使用期内至少节约 1500 加仑汽油的客车或轻型卡车，免 250 美元附加税。 （4）在使用期内至少节约 2500 加仑汽油的客车或轻型卡车，免 500 美元附加税。 （5）利用再充电能源储存系统提供最大可用功率的中型和重型 HEVs 免一定的附加税。（6）使用再充电能源储存系统提供最大可用功率的使用清洁发动机的中型和重型 HEVs 免一定的附加税。 基础设施的税收优惠：租售电动汽车的纳税人、政府和其他不纳税的实体也要求享受这种税收优惠