面向未来的燃料电池
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燃料电池是一种多年来一直在使用的能源，但从未成为主流。虽然它是一种绿色、清洁的能源，发电的副产品只有水，但它需要随时获得氢气供应。为以氢为燃料的电动汽车建立加氢站网络是一个世界性的挑战，其他技术也已经被用于为燃料电池到数据中心，甚至无人驾驶飞机提供能源。 丰田一直是汽车氢燃料电池领域最强有力的倡导者，并在2016年推出的Mirai车型中采用了这项技术。采用燃料电池使Mirai的续航距离超过500公里，而传统电池驱动汽车的续航距离只有300公里。Mirai 依靠燃料电池产生高达650V的电压，从加压的燃料箱中吸取出氢，但由于缺乏配套的基础设施，Mirai的商业应用受到影响。今年3月，日本成为第一个具有100多个加氢站网络的国家，能够为这些氢燃料电池汽车提供燃料供应。早在2017年，本田和通用公司宣布合资计划来开发和生产燃料电池，德国汽车制造商戴姆勒的一家子公司也一直在针对汽车和其他应用(包括数据中心)开发这项技术。 就基本原理而言，燃料电池是由一叠层质子交换膜(也称为聚合物电解质膜(PEM))构成，该质子交换膜使用铂催化剂将氢与氧结合，从而释放出能量，但没有与汽油或柴油发动机相关的有害物排放。过去二十年来，许多公司，尤其是巴士制造商(其中氢燃料的较低成本能够具有更重大的意义)一直在开发燃料电池技术。随着越来越多的公共汽车转换到电力推进，使用燃料电池将变得更加可行，或者二者一起使用，甚至最终完全替代电池。这里举一个例子，Ballard Power Systems正在为加利福尼亚的Calstart提供其30kW FCveloCity-MD燃料电池模块，用于大洛杉矶地区的UPS运输车以减少空气污染。燃料电池也被用作车程扩展器(range extender)，在未来五年将使1500辆UPS电动汽车有更多时间行驶在路上。 英国通过低排放车辆办公室(OLEV)也正在采取同样的做法，他们已经启动了2300万英镑的预算用于氢燃料运输计划(Hydrogen Transport Programme)，目的是开发燃料电池技术并扩展加氢站网络。第一阶段是要提供高达900万英镑的投资，在2018/19年期间完成7个此类加氢站建设，以支持燃料电池汽车和货车。第二阶段将提供高达1400万英镑的资金，用于建设更多加氢站。这些数字突显了构建加氢站所需基础设施的成本。作为该项目的一部分，利物浦的ULEMCo已经开发了一款12kW燃料电池模块，可以集成到日产汽车的电动汽车中，以扩大其续航里程。该系统位于日产e-NV200汽车的车顶部，因此不会减少装载空间，车顶上的功率模块将燃料电池连接到电池。对于1.6kg/天的加氢量，能够提供150英里的里程，使标准e-NV200汽车的续航里程可以翻倍。 美国的Nuvera公司则在用Ballard的PEM堆栈来提高货车/公共汽车的续航里程。这家公司正在与BAE Systems(主要从事设计将燃料电池和电池整合在一起的混合动力推进系统)合作，使直接以压缩天然气(CNG)为燃料运行的公交车的燃油经济性大致提高一倍。 无人机市场的机遇 燃料电池还可用于使海上平台检查的无人飞行器(UAV)具备更远距离的航程，能够提供高质量的航空摄影、精确的农业数据、以及包裹交付等。Intelligent Energy公司开发了一种重量较轻的燃料电池，可以实现基于电池无人机三倍的典型飞行时间，并具有添加燃料更快的额外优势。美国无人机运营商PINC正在将其用于库存机器人技术产品的一部分，该技术可实现空中实时库存跟踪。PINC空中无人机可以让企业使用无人机技术结合RFID传感器和摄像头来检查库存，而燃料电池则可以提供更长的工作时间，从而提高生产率水平。 |
