燃料电池技术-通往零排放卡车运输的途径

本报告是AVL的最新研究报告，AVL是世界三大权威内燃机研发公司之一，也是世界四大内燃机研发机构之一。是全球规模最大的从事内燃机设计开发、动力总成研究分析以及有关测试系统和设备开发制造的私有公司。本报告分为四个部分：发展零排放卡车运输的动力、燃料电池动力系统的优势、挑战、AVL的解决方案。

一、   动力

1、全球二氧化碳排放和燃油经济性限制正在显著收紧。

2、内燃机禁令：世界多国政府正准备进一步采取更严厉的措施：通过全面禁用内燃机使尾气排放下降至零。当下，很多欧洲国家和包括印度及在内的国际重要汽车市场已经提出终止销售燃油车的方案，禁令预计将于2025年开始实施(主要针对柴油发动机)，并与2030年广泛实施。

3、未来无碳交通、零排放的需要。

图  全球各国内燃机禁令实施时间表

二、   燃料电池技术优势

1、目前的加氢效率虽然不太理想,但业内已经再向新标准和部件努力，以实现更高的加氢效率。

                                 图 加氢效率(km/min)

2、如今，燃料电池动力系统要比柴油动力系统更轻。随着油箱系统、电池和燃料电池系统的进一步发展，其优势进一步提高并得到体现

 图  动力系统重量

3、TCO优势：考虑到介质情况，虽然目前柴油车TCO仍然低于其他两种技术，但随着氢燃料成本下降，当氢燃料达到4欧/KG时，它的TCO将会显著降低，会比柴油车更低。

图  TCO优势比较

值得注意的是：燃料成本是所有动力系统技术的主要成本驱动因素，另外，燃料电池和柴油的折旧成本类似，但电池的折旧成本更高。

 三、   技术挑战

1、燃料电池动力系统的成本

图  燃料电池动力系统各组件的目前成本以及未来目标

2、冷却技术：在汽车爬坡场景中会出现降温需求问题，这需要给重型卡车的燃料电池系统增加更多的冷却能力，可以设计在一个更有效的操作点进行，以减少整个车辆的冷却需求。

3、存储封装挑战：氢罐是目前最难集成的组件，其中短轴距卡车是最具挑战性车型，因为它的空间非常有限，在卧舱后部放置氢罐是一个短期的选择。

4、工作时间的挑战：卡车较长的持续工作时间也是对燃料电池一个很大的挑战。

四、   AVL技术解决方案

图  AVL为重卡提供的技术路线图

 1、集成工具箱

图  AVL为重卡提供的集成工具箱

2、系统耐久性的方案模型

3、FC堆栈设计

4、模块化燃料电池的系统集成

5、了解燃料电池的失效模式和最佳工作点是有效工作的基础，操作策略是系统持久和有效的FC系统关键。

6、实时诊断系统

图  AVL提供的重卡实时诊断系统

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