大众着手研究第五代燃料电池技术 预计明年年底成熟

导语

大众集团已经开始着手研究第五代燃料电池技术,并且预计该新技术将于明年年底能够逐渐成熟。

日前,大众集团在洛杉矶车展上推出了3款氢燃料汽车,其中分别为:奥迪A7Sportback h-tron quattro、高尔夫Sportwagen HyMotion以及帕萨特HyMotion等车型。

以上大众集团的3款燃料电池车型均采用了由大众自主研发的第四代燃料电池组,该燃料电池组采用的是100千瓦低温质子交换膜燃料电池,该电池是由大众集团电力牵引技术中心的大众集团研究院研发完成的。来自奥迪汽车公司的技术发展管理委员会成员乌尔里希·哈肯伯格博士在洛杉矶车展上的一个燃料电池技术研讨会上对外表示,大众集团已经开始着手研究第五代燃料电池技术,并且预计该新技术将于明年年底能够逐渐成熟。

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继承模块化风格

从外观上来看,大众集团推出的以上几款燃料电池汽车所采用的零部件基本上就直接来自于各自的量产车型。这也反映了大众集团为同一款车型开发不同动力配置从而不断丰富产品线为消费者提供更加多样的产品选择的设计理念。

从以上几款燃料电池汽车所采用的技术上就可以看出,大众集团的目的就是重点利用其模块化的生产平台来进行汽车模块化生产。这也就是说,以上几款燃料电池汽车分别采用了大众汽车公司的MQB(横置发动机)平台以及奥迪汽车公司的MLB(纵置发动机)平台。根据大众集团与品牌负责人的一再强调,以上模块化生产平台的终极目标就是为同一款车型采用同一生产线生产并可以实现各种不同的动力输出系统,其中不同的动力输出系统主要包括汽油机、柴油机、天然气、插电式混合动力、电池电力驱动以及燃料电池等动力驱动方式。

氢的问题依然存在

对于以上燃料电池汽车的量产时间以及目标市场,大众集团并未像丰田汽车公司、本田汽车公司以及现代汽车公司一样做过多的介绍。

大众汽车集团开发部管理委员会成员海因茨·雅各布·诺伊尔博士表示:“在2009年时,我们曾预测在2020年之前氢气燃料电池很难实现突破性的进展,现在我们仍然坚信这一点。但是燃料电池一直以来就是我们大众电气化战略非常重要的一部分。因此,只有在氢气燃料电池加氢站等相关所有问题都得以解决后我们才会正式推出氢气燃料电池汽车,届时我们也将非常愿意向人们展示我们的研发成果。”

目标定位效率与里程

以上大众第四代燃料电池组由300多个单独的燃料电池单元组成。每个单独的燃料电池的核心部分均采用了聚合物的质子交换膜,同时在该质子交换膜的两侧均涂覆有铂基催化剂。

在质子交换膜燃料电池中,氢气直接与阳极相连接,经过燃料电池的作用氢气被分解成为了质子和电子,分解得到的质子在电势作用下穿过交换膜到达阴极,之后质子再与阴极空气中的氧作用生成水蒸气。与此同时,由氢气分解得到的电子会在燃料电池组外部朝向一定方向移动形成电流从而为燃料电池提供电能。根据负载的不同,每个单独的燃料电池单元的供电电压为0.6伏-0.8伏,所以整个燃料电池组的供电电压可以达到230伏-360伏。

以上燃料电池组的辅助部件主要包括一个涡轮增压器、一个循环风扇以及一个冷却液泵。其中,涡轮增压器的主要作用是为燃料电池提供更多的进气量,而循环风扇则可以将未消耗的氢气输送回电池阳极从而提高电池工作效率。以上燃料电池辅助部件采用的是高压驱动方式,其直接由燃料电池进行电力驱动。

该燃料电池还配备有一个独立的冷却回路以此来实现燃料电池的散热功能。同时,该燃料电池还配备有一个热交换器和一个热电式自适应辅助加热元件,通过以上功能的应用可以使得燃料电池安装固定仓内维持一个稳定舒适的工作温度。

在燃料电池研讨会上海因茨·雅各布·诺伊尔博士表示大众集团研究燃料电池主要集中在如何提高工作效率和增加续航里程这两个方面。其中,对于实现以上两个目标第一个采用的方法就是尽可能地降低燃料电池压力损失,其次就是质子交换膜技术。大众集团正在研发一种纳米铂涂层,通过该纳米铂涂层的应用不仅可以大幅提高铂涂层的表面接触面积同时还可以降低铂涂层的厚度。

海因茨·雅各布·诺伊尔还表示采用质子交换膜所用的纳米结构与电池自身的纳米结构相类似。其中,关于燃料电池的纳米结构大众集团也正在进行全力的研发。

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