【易研究】從豐田Mirai說起 燃料電池產業研究之概念篇

2014年12月15日，豐田宣布開始在日本銷售新型燃料電池車Mirai，吸引了廣泛的關注。隨著燃料電池車的加入，新能源汽車領域又多了一種選擇。以特斯拉為代表的純電動汽車已經取得了階段性的成功，燃料電池汽車的未來如何？下面小「易」將給大家帶來「易」招商產業研究團隊對於燃料電池汽車的研究成果。今天進入概述篇，帶大家了解一下基本概念和發展歷程。

「易」招商產業研究系列中已經發布過關於燃料電池的報告，燃料電池是一種原電池，藉助於電化學過程，可將燃料的化學能直接轉換為電能。燃料電池主要由正極、負極和電解質三部分組成。根據電解質的類型，可將其分為六類：質子交換膜燃料電池（PEMFC）、鹼性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固態氧化物燃料電池(SOFC)和直接甲醇燃料電池（DMFC）。不同類型的燃料電池具備完全不同的技術特徵，工作溫度、功率大小、工作效率彼此差別很大，應用場合也不盡相同，但工作原理大同小異。

燃料電池主要應用於固定式發電、交通運輸和便攜電源三大領域。固定式發電是燃料電池全球第一大應用領域，亞洲地區尤為明顯。車載燃料電池系統的運行環境，如安裝空間、工作溫度更加苛刻，商業化的難度更大。攜帶型電源出貨量很小，主要作為移動設備的充電器。

汽車的出現已經有了兩百多年的歷史，在前石油時代，有最早推動工業革命的蒸汽機車，有1834年出現直流電機機車，還有氣體燃料車等等。隨著石油的大規模開採，汽油柴油成為了機動車主要的能源。而能源時代的變遷也帶來了新的汽車能源，首先出現了五種替代燃料汽車：燃氣汽車是利用可燃性氣體作為燃料的汽車，可分為天然氣汽車和液化石油汽車；摻混燃料汽車只有一套燃料供給系統，可以使用普通汽油，也可以使用汽油與醇類（乙醇或甲醇）混合燃料；兩用燃料汽車使用汽油或替代燃料的汽車，具有兩套獨立的燃料供給系統，兩種燃料可以互相切換，但是一次只能使用一種燃料；雙燃料汽車同時使用一種替代燃料和汽油或柴油的汽車。兩種燃料經兩套獨立的燃料供給系統，同時噴入發動機燃燒室；電動汽車則是以車載電源為動力，用電動機驅動車輪行駛的車輛。

混合動力汽車包括插電式混合動力汽車與普通混合動力汽車。它們的區別在於，普通混合動力車的電池容量很小，僅在起停、加減速的時候供應回收能量，不能外部充電，不能用純電模式較長距離行駛。插電式混合動力車的電池相對比較大，可以外部充電，可以用純電模式行駛，電池電量耗盡後再以混合動力模式（以內燃機為主）行駛，並適時向電池充電。

燃料電池汽車將車載燃料電池所產生的電力用作動力的汽車。燃料電池直接將化學能轉化為電能而不經過熱能這一中間環節，因而效率高。燃料電池汽車根據入池燃料不同而分為氫燃料電池汽車、車載重整燃料電池汽車和直接甲醇燃料電池汽車等類型。氫燃料電池的燃燒產物只有水，無疑是最好的選擇。豐田的氫燃料汽車續航里程能達到600公里，充氫所需時間僅為3分鐘，和汽油發動機車的加油時間基本相同。2015年，Mirai 的全球銷量目標700 輛，其中日本400 輛，美國和歐洲分別200 輛和100 輛。隨著加氫站數量不斷增加，預計到2017年銷量將達到3,000 輛。

推薦閱讀：