7月2日，通用汽車與本田又聯(lián)合發(fā)布聲明稱將合作開發(fā)新一代燃料電池技術(shù)，著眼于2020年投入實用，宣告新的燃料電池開發(fā)團(tuán)隊誕生。
聯(lián)手打造下一代燃料電池
通用和本田將以目前各自的燃料電池技術(shù)為基礎(chǔ)展開研發(fā)工作，將共享零部件供應(yīng)商，達(dá)到削減氫燃料電池車的成本，通常燃料電池車比純電動車價格更昂貴。兩家公司還將開發(fā)加注燃料的基礎(chǔ)設(shè)施，這對于從長期角度向消費者推廣燃料電池車至關(guān)重要。
燃料電池車的動力系統(tǒng)為“電池堆棧”，將氫燃料置于燃料電池中，與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能驅(qū)動電動馬達(dá)，再由馬達(dá)帶動汽車中的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)，進(jìn)而將動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)動車輪驅(qū)動車輛。
該技術(shù)擁有多種優(yōu)點。通常燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2到3倍，燃料電池車的續(xù)航時間為純電動車5倍左右，并且加注燃料時間較短，不像電動車需要耗費8小時左右充滿電量(半小時快充只能充入一定比例電量)。另外燃料電池的主要燃燒產(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)子交換膜燃料電池需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(jìn)鉑可能“中毒失效”，無法反復(fù)使用。僅這一條就將為燃料電池車增加數(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，燃料電池的單體電池所能產(chǎn)生的電壓約為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,組合成為燃料電池發(fā)動機(jī)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電池氫氣會泄漏到燃料電池的外面,降低了氫的利用率和嚴(yán)重影響燃料電池發(fā)動機(jī)的效率，還會引起氫氣燃燒事故，由于要求嚴(yán)格的密封,使得燃料電池發(fā)動機(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。因而燃料電池的小型化和成本削減工作還需要推進(jìn)。
放棄氫燃料電池的菲亞特指出，如果考慮到燃效效率，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，燃料電池起動時間長，采用甲醇或汽油等作為燃料時，需要通過重整器進(jìn)行重整，一般需要10分鐘以上才能產(chǎn)生足夠的氫氣，比內(nèi)燃機(jī)起動的時間長得多，影響了車輛的機(jī)動性。
燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)包括燃料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需要進(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。
正因為燃料電池優(yōu)劣并存，門檻較高，菲亞特等部分車企表示放棄開發(fā)氫燃料電池技術(shù)，將精力集中于壓縮天然氣(Compressed Natural Gas，CNG)和感應(yīng)式無線充電。
通用的燃料電池技術(shù)之路
通用汽車和本田汽車在燃料電池領(lǐng)域都有技術(shù)上的獨到之處，根據(jù)潔凈能源專利增長指數(shù)(Clean Energy Patent Growth Index)統(tǒng)計，2002年至2012年間，通用和本田在燃料電池領(lǐng)域總計獲得1,200項專利。
目前美國市場只有兩款燃料電池車在售，包括本田FCX Clarity和梅賽德斯-奔馳F-Cell，本田計劃到2015年在日本和美國發(fā)布FCX Clarity的燃料電池?fù)Q代新車。未來通用汽車的燃料電池車也有望分一杯羹。
通用汽車的燃料電池源頭可追溯到1964年，當(dāng)時該公司第一次進(jìn)行燃料電池技術(shù)驗證測試。1966年，通用推出第一款燃料電池車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燃料電池概念車的相繼推出成為通用在燃料電池技術(shù)方面新一輪沖擊的開端。Hy-wire采用的燃料電池功率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燃料電池車。該車燃料電池功率為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3,040 mm、車長4,994 mm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(qiáng)達(dá)到700巴(10,000 p.s.i.)。
2007年，通用汽車又在雪佛蘭Equinox的基礎(chǔ)上開發(fā)了燃料電池車，該車也被命名為HydroGen4。其燃料電池組由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?？赏苿榆囕v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Project Driveway項目，到2012年119輛燃料電池車總計行駛里程超過300萬英里。
