隨著未來我國(guó)、美國(guó)和歐洲等市場(chǎng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)力電池技術(shù)，著眼于2020年投入實(shí)用，宣告新的燃料動(dòng)力電池開發(fā)團(tuán)隊(duì)誕生。

聯(lián)手打造下一代燃料動(dòng)力電池

通用和本田將以目前各自的燃料動(dòng)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(dòng)力電池車的成本，通常燃料動(dòng)力電池車比純電動(dòng)汽車價(jià)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(zhǎng)期角度向消費(fèi)者推廣燃料動(dòng)力電池車至關(guān)重要。

燃料動(dòng)力電池車的動(dòng)力系統(tǒng)為“電池堆棧”，將氫燃料置于燃料動(dòng)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(dòng)電動(dòng)馬達(dá)，再由馬達(dá)帶動(dòng)汽車中的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而將動(dòng)力傳遞至前后萬向軸、后橋等底盤行駛系機(jī)械結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)車輪驅(qū)動(dòng)車輛。

該技術(shù)擁有多種優(yōu)點(diǎn)。通常燃料動(dòng)力電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2到3倍，燃料動(dòng)力電池車的續(xù)航時(shí)間為純電動(dòng)汽車5倍左右，并且加注燃料時(shí)間較短，不像電動(dòng)汽車要耗費(fèi)8小時(shí)左右充滿電量（半小時(shí)快充只能充入一定比例電量）。另外燃料動(dòng)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(dòng)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(chǔ)氫金屬儲(chǔ)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(dòng)力電池車也存在若干缺點(diǎn)。首先是造價(jià)高昂。最受看好的質(zhì)子交換膜燃料動(dòng)力電池要鉑金屬作為催化劑推動(dòng)化學(xué)反應(yīng)，并且隨著反應(yīng)的推進(jìn)鉑可能“中毒失效”，無法反復(fù)使用。僅這一條就將為燃料動(dòng)力電池車新增數(shù)千上萬美元成本。通用汽車副董事長(zhǎng)斯蒂夫·葛斯基表示，通用方面認(rèn)為氫燃料動(dòng)力電池技術(shù)將成為未來幾大替代性動(dòng)力之一，可減少對(duì)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(shí)用性的提升。因此通用將和本田攜手，實(shí)現(xiàn)成本開支的攤薄。

另外，氫燃料的制造、提取、儲(chǔ)存、保管、運(yùn)輸和灌裝或重整，都比較復(fù)雜，對(duì)安全性要求很高。根據(jù)種類的不同，燃料動(dòng)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(dòng)。通常將多個(gè)單體電池按使用電壓和電流的要求,組合成為燃料動(dòng)力電池發(fā)動(dòng)機(jī)組，在組合時(shí)，單體電池間的電極連接時(shí),必須要有嚴(yán)格的密封,因?yàn)槊芊獠涣嫉娜剂蟿?dòng)力電池氫氣會(huì)泄漏到燃料動(dòng)力電池的外面,降低了氫的利用率和嚴(yán)重影響燃料動(dòng)力電池發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，還會(huì)引起氫氣燃燒事故，由于要求嚴(yán)格的密封,使得燃料動(dòng)力電池發(fā)動(dòng)機(jī)的制造工藝很復(fù)雜、并給使用和維護(hù)帶來很多困難。

燃料動(dòng)力電池的輔助設(shè)備重而體積大，用于氫燃料的特種儲(chǔ)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(fèi)空間和成本代價(jià)不菲。因而燃料動(dòng)力電池的小型化和成本削減工作還要推進(jìn)。

放棄氫燃料動(dòng)力電池的菲亞特指出，假如考慮到燃效效率，將燃燒時(shí)消耗的未做工能量計(jì)算在內(nèi)，較之傳統(tǒng)動(dòng)力車，氫燃料動(dòng)力電池車燃效優(yōu)勢(shì)并不明顯。燃效消耗加上較大的裝置體積重量，燃料動(dòng)力電池的比功率還有待于進(jìn)一步提高。內(nèi)燃機(jī)的比功率約為300瓦/千克，燃料動(dòng)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(dòng)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(dòng)力電池起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，采用甲醇或汽油等作為燃料時(shí)，要通過重整器進(jìn)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(jī)起動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)得多，影響了車輛的機(jī)動(dòng)性。

燃料動(dòng)力電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括燃料動(dòng)力電池本身和各種輔助備，在車輛受到振動(dòng)或沖擊時(shí)，各種管道的連接和密封的可靠性要進(jìn)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(dòng)力電池的效率，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)氫氣燃燒事故。由于要求嚴(yán)格的密封，使得燃料動(dòng)力電池的制造工藝很復(fù)雜，并給使用和維護(hù)帶來困難。

正因?yàn)槿剂蟿?dòng)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(dòng)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(dòng)力電池技術(shù)之路

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

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

通用汽車的燃料動(dòng)力電池源頭可追溯到1964年，當(dāng)時(shí)該公司第一次進(jìn)行燃料動(dòng)力電池技術(shù)驗(yàn)證測(cè)試。1966年，通用推出第一款燃料動(dòng)力電池車Electrovan。2001年，基于歐寶平臺(tái)的HydroGen1驗(yàn)證車問世。2002年和2003年，Hy-wire和AUTOnomy燃料動(dòng)力電池概念車的相繼推出成為通用在燃料動(dòng)力電池技術(shù)方面新一輪沖擊的開端。Hy-wire采用的燃料動(dòng)力電池功率94千瓦，短時(shí)峰值129千瓦，驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)馬達(dá)，可推動(dòng)1,814千克重的車輛以160千米/時(shí)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(dòng)力電池車。該車燃料動(dòng)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(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)前輪，制動(dòng)系統(tǒng)上的25千瓦輪內(nèi)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)后輪，總功率輸出115千瓦。盡管Sequel是軸距3,040mm、車長(zhǎng)4,994mm的MpV，但仍然能夠在10秒內(nèi)從靜止加速至60英里/時(shí)，續(xù)航里程480千米。Sequel將8千克氣態(tài)氫燃料存儲(chǔ)在三缸碳纖維燃料箱中，壓強(qiáng)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(dòng)力電池車，該車也被命名為HydroGen4。其燃料動(dòng)力電池組由443個(gè)電池單元構(gòu)成，功率輸出為94千瓦。動(dòng)力總成還包括鎳氫電池，蓄能1.8千瓦時(shí)，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(dòng)車輛以160千米/時(shí)速度行駛，12秒內(nèi)從靜止加速至100千米/時(shí)。該車攜帶燃料4.2千克，同樣在700巴條件下存儲(chǔ)，可供行駛320千米。雪佛蘭Equinox燃料動(dòng)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(xiàng)目，到2012年119輛燃料動(dòng)力電池車總計(jì)行駛里程超過300萬英里。