隨著未來我國、美國和歐洲等市場的環(huán)保法規(guī)收緊，新能源汽車越發(fā)成為車企關(guān)注的核心。近年來燃料動力電池技術(shù)再次引發(fā)車企的興趣。豐田和寶馬的技術(shù)合作中包含燃料動力電池，雷諾-日產(chǎn)和戴姆勒、福特已經(jīng)簽訂合作協(xié)議。

七月二日，通用汽車與本田又聯(lián)合公布聲明稱將合作開發(fā)新一代燃料動力電池技術(shù)，著眼于2020年投入實用，宣告新的燃料動力電池開發(fā)團隊誕生。

聯(lián)手打造下一代燃料動力電池

通用和本田將以目前各自的燃料動力電池技術(shù)為基礎(chǔ)展開研發(fā)工作，將共享零部件供應(yīng)商，達(dá)到削減氫燃料動力電池車的成本，通常燃料動力電池車比純電動汽車價格更昂貴。兩家公司還將開發(fā)加注燃料的基礎(chǔ)設(shè)施，這關(guān)于從長期角度向消費者推廣燃料動力電池車至關(guān)重要。

燃料動力電池車的動力系統(tǒng)為“電池堆棧”，將氫燃料置于燃料動力電池中，與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，出現(xiàn)電能驅(qū)動電動馬達(dá)，再由馬達(dá)帶動汽車中的機械傳動結(jié)構(gòu)，進而將動力傳遞至前后萬向軸、后橋等底盤行駛系機械結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動車輪驅(qū)動車輛。

該技術(shù)擁有多種優(yōu)點。通常燃料動力電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機要高2到3倍，燃料動力電池車的續(xù)航時間為純電動汽車5倍左右，并且加注燃料時間較短，不像電動汽車要耗費8小時左右充滿電量（半小時快充只能充入一定比例電量）。另外燃料動力電池的重要燃燒產(chǎn)物為水，只有少量雜質(zhì)可能造成極少量的二氧化碳和氮氧化物排放，在環(huán)保性能上較高。

燃料動力電池的燃料形式可能為采用的能源液態(tài)氫、氣態(tài)氫、儲氫金屬儲存的氫，以及用碳水化合物重整后轉(zhuǎn)換的氫。重整氫的間接來源是甲醇、天然氣、汽油等烴類化學(xué)物質(zhì)，通過相關(guān)的燃料重整器發(fā)生化學(xué)反應(yīng)間接地提取氫元素；直接來源就是石化裂解反應(yīng)提取的純液化氫。

不過燃料動力電池車也存在若干缺點。首先是造價高昂。最受看好的質(zhì)子交換膜燃料動力電池要鉑金屬作為催化劑推動化學(xué)反應(yīng)，并且隨著反應(yīng)的推進鉑可能“中毒失效”，無法反復(fù)使用。僅這一條就將為燃料動力電池車新增數(shù)千上萬美元成本。通用汽車副董事長斯蒂夫·葛斯基表示，通用方面認(rèn)為氫燃料動力電池技術(shù)將成為未來幾大替代性動力之一，可減少對石油類資源的依賴性，但該類技術(shù)的研發(fā)成本迄今尚未降低，阻礙了實用性的提升。因此通用將和本田攜手，實現(xiàn)成本開支的攤薄。

另外，氫燃料的制造、提取、儲存、保管、運輸和灌裝或重整，都比較復(fù)雜，對安全性要求很高。根據(jù)種類的不同，燃料動力電池的單體電池所能出現(xiàn)的電壓約為1伏特上下浮動。通常將多個單體電池按使用電壓和電流的要求,組合成為燃料動力電池發(fā)動機組，在組合時，單體電池間的電極連接時,必須要有嚴(yán)格的密封,因為密封不良的燃料動力電池氫氣會泄漏到燃料動力電池的外面,降低了氫的利用率和嚴(yán)重影響燃料動力電池發(fā)動機的效率，還會引起氫氣燃燒事故，由于要求嚴(yán)格的密封,使得燃料動力電池發(fā)動機的制造工藝很復(fù)雜、并給使用和維護帶來很多困難。

燃料動力電池的輔助設(shè)備重而體積大，用于氫燃料的特種儲存罐占用較多空間，使用成本居高。重整氫的重整器、凈化器和輔助裝置同樣耗費空間和成本代價不菲。因而燃料動力電池的小型化和成本削減工作還要推進。

放棄氫燃料動力電池的菲亞特指出，假如考慮到燃效效率，將燃燒時消耗的未做工能量計算在內(nèi)，較之傳統(tǒng)動力車，氫燃料動力電池車燃效優(yōu)勢并不明顯。燃效消耗加上較大的裝置體積重量，燃料動力電池的比功率還有待于進一步提高。內(nèi)燃機的比功率約為300瓦/千克，燃料動力電池比功率約300至350瓦/千克，功率密度為280瓦/升。甲醇經(jīng)過重整的氫為燃料的燃料動力電池綜合功率密度（包括重整器質(zhì)量）降低到220瓦/升。

再者，燃料動力電池起動時間長，采用甲醇或汽油等作為燃料時，要通過重整器進行重整，一般要10分鐘以上才能出現(xiàn)足夠的氫氣，比內(nèi)燃機起動的時間長得多，影響了車輛的機動性。

燃料動力電池發(fā)動機系統(tǒng)包括燃料動力電池本身和各種輔助備，在車輛受到振動或沖擊時，各種管道的連接和密封的可靠性要進一步提高，以防止發(fā)生氫泄漏，降低氫的利用率，影響燃料動力電池的效率，嚴(yán)重時還會引發(fā)氫氣燃燒事故。由于要求嚴(yán)格的密封，使得燃料動力電池的制造工藝很復(fù)雜，并給使用和維護帶來困難。

正因為燃料動力電池優(yōu)劣并存，門檻較高，菲亞特等部分車企表示放棄開發(fā)氫燃料動力電池技術(shù)，將精力集中于壓縮天然氣（CompressedNaturalGas，CNG）和感應(yīng)式無線充電。

通用的燃料動力電池技術(shù)之路

通用汽車和本田汽車在燃料動力電池領(lǐng)域都有技術(shù)上的獨到之處，根據(jù)潔凈能源專利上升指數(shù)（CleanEnergypatentGrowthIndex）統(tǒng)計，2002年至2012年間，通用和本田在燃料動力電池領(lǐng)域總計獲得1,200項專利。

目前美國市場只有兩款燃料動力電池車在售，包括本田FCXClarity和梅賽德斯-奔馳F-Cell，本田計劃到2015年在日本和美國公布FCXClarity的燃料動力電池?fù)Q代新車。未來通用汽車的燃料動力電池車也有望分一杯羹。

通用汽車的燃料動力電池源頭可追溯到1964年，當(dāng)時該公司第一次進行燃料動力電池技術(shù)驗證測試。1966年，通用推出第一款燃料動力電池車Electrovan。2001年，基于歐寶平臺的HydroGen1驗證車問世。2002年和2003年，Hy-wire和AUTOnomy燃料動力電池概念車的相繼推出成為通用在燃料動力電池技術(shù)方面新一輪沖擊的開端。Hy-wire采用的燃料動力電池功率94千瓦，短時峰值129千瓦，驅(qū)動三相電動馬達(dá)，可推動1,814千克重的車輛以160千米/時的速度行駛。

2005年，通用汽車以雪佛蘭Traverse為藍(lán)本打造了Sequel燃料動力電池車。該車燃料動力電池功率為73千瓦，搭配的鋰離子電池功率65千瓦。功率輸出65千瓦的電動馬達(dá)驅(qū)動前輪，制動系統(tǒng)上的25千瓦輪內(nèi)馬達(dá)驅(qū)動后輪，總功率輸出115千瓦。盡管Sequel是軸距3,040mm、車長4,994mm的MpV，但仍然能夠在10秒內(nèi)從靜止加速至60英里/時，續(xù)航里程480千米。Sequel將8千克氣態(tài)氫燃料存儲在三缸碳纖維燃料箱中，壓強達(dá)到700巴（10,000p.s.i.）。

2007年，通用汽車又在雪佛蘭Equinox的基礎(chǔ)上開發(fā)了燃料動力電池車，該車也被命名為HydroGen4。其燃料動力電池組由443個電池單元構(gòu)成，功率輸出為94千瓦。動力總成還包括鎳氫電池，蓄能1.8千瓦時，功率35千瓦。三相同步馬達(dá)功率持續(xù)功率輸出73千瓦，扭矩320牛·米，峰值功率94千瓦。可推動車輛以160千米/時速度行駛，12秒內(nèi)從靜止加速至100千米/時。該車攜帶燃料4.2千克，同樣在700巴條件下存儲，可供行駛320千米。雪佛蘭Equinox燃料動力電池車比標(biāo)準(zhǔn)型Equinox重了大約230千克。

也是從2007年起，通用推行projectDriveway項目，到2012年119輛燃料動力電池車總計行駛里程超過300萬英里。