燃料電池車(chē)目前正在耐久性及性能等方面取得穩(wěn)步發(fā)展。但是在實(shí)用化還存在一個(gè)巨大課題，那就是氫氣儲(chǔ)藏技術(shù)。由于氫氣是氣體燃料，存在著體積較大的難點(diǎn)。以前主要采用高壓罐貯氫，現(xiàn)在則相繼有將氫氣變?yōu)橐簯B(tài)或固態(tài)的狀態(tài)下進(jìn)行儲(chǔ)藏的新方案面世。
盡管還存在著降低成本、以及完善氫氣補(bǔ)給設(shè)施等許多有待解決的問(wèn)題，燃料電池車(chē)依然朝著實(shí)用化的目標(biāo)持續(xù)穩(wěn)步地前進(jìn)。豐田于2007年9月28日宣布，配備了經(jīng)過(guò)改進(jìn)的燃料電池系統(tǒng)的該公司燃料電池車(chē)“FCHV”成功地在大阪至東京間進(jìn)行了長(zhǎng)途行駛試驗(yàn)，在中途未補(bǔ)充氫氣的情況下跑完了全程（下圖）。
圖1：氫氣儲(chǔ)藏技術(shù)的分類(lèi)
目前高壓氫氣罐是主流，但液體燃料方面的有機(jī)氫化物及水合聯(lián)氨、固體燃料方面的Mg類(lèi)及Al類(lèi)儲(chǔ)氫合金、以及將高壓罐與儲(chǔ)氫合金及液體氫氣組合而成的“復(fù)合型”等新方案已相繼提出。
豐田通過(guò)降低燃料電池箱的熱損耗、調(diào)整電池的充放電控制系統(tǒng)、提高再生能源等改進(jìn)，將燃效提高了約25％，同時(shí)還配備了自主開(kāi)發(fā)的70MPa高壓氫氣罐，使氫氣的儲(chǔ)藏量從以往35MPa罐的3.2kg提高到了6.1kg，貯氫量基本上增加了一倍。
結(jié)果實(shí)現(xiàn)了氫氣充氣一次，續(xù)航距離達(dá)到約780km（10E15模式行駛時(shí)的豐田內(nèi)部測(cè)定值），提高到了以往330km續(xù)航距離的2倍多?？梢哉f(shuō)，續(xù)航距離已足以滿(mǎn)足實(shí)用水平的要求。
高壓罐體積尚大
如上所述，雖然目前高壓罐是燃料電池車(chē)貯氫的主流技術(shù)，但還存在許多問(wèn)題。最大的問(wèn)題就是體積大。如前面提到的豐田的FCHV，即便使用70MPa的高壓罐，罐體積也達(dá)到156L，為汽油箱的近3倍。FCHV是將這種高壓罐分成4個(gè)較細(xì)的罐，置于后車(chē)座下及行李艙底板下，設(shè)法減少了對(duì)車(chē)內(nèi)空間的影響，但豐田并不滿(mǎn)意這種方式。
“罐的個(gè)數(shù)增加，部件個(gè)數(shù)也隨之增加，成本將會(huì)增大。此次考慮到故障保護(hù)（FailSafe）因而采用了4個(gè)高壓罐，今后要設(shè)法減少罐的個(gè)數(shù)”（豐田FC開(kāi)發(fā)本部FC技術(shù)部主任兼主管部長(zhǎng)大仲英巳）。假如單純減少罐的個(gè)數(shù)，那么罐本身勢(shì)必變粗變大。
另外，如果要在70MPa壓力條件下儲(chǔ)藏氫氣，則用于高壓補(bǔ)給氫氣的基礎(chǔ)設(shè)施的成本也將增大。因此，豐田認(rèn)為，“成本與儲(chǔ)藏量的平衡點(diǎn)應(yīng)該在70MPa以下”（大仲）。果真如此的話，那么罐的體積將會(huì)更大。
目前，以克服高壓氫氣“體積大”的難點(diǎn)為目標(biāo)，在固體及液體狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)密度更高且形狀自由度更高的氫氣儲(chǔ)藏技術(shù)的開(kāi)發(fā)方興未艾（圖1、2）。
目前高壓氫氣罐是主流，但液體燃料方面的有機(jī)氫化物及水合聯(lián)氨、固體燃料方面的Mg類(lèi)及Al類(lèi)儲(chǔ)氫合金、以及將高壓罐與儲(chǔ)氫合金及液體氫氣組合而成的“復(fù)合型”等新方案已相繼提出。
儲(chǔ)氫合金出現(xiàn)新面孔
首先，作為固體的氫氣儲(chǔ)藏技術(shù)，新型儲(chǔ)氫合金的開(kāi)發(fā)進(jìn)行得如火如荼。被人看好的儲(chǔ)氫合金，此前大多采用稀土類(lèi)元素及Ti（鈦）、Cr（鉻）等比重大、成本高的金屬。
與此不同，現(xiàn)在得到積極開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)氫合金則是Al（鋁）及Mg（錳）類(lèi)合金。由于這些合金的儲(chǔ)量豐富，因此有望降低成本，而且有期望開(kāi)發(fā)出質(zhì)量輕的儲(chǔ)氫合金。
圖2各種氫氣儲(chǔ)藏技術(shù)的氫元素密度對(duì)比
AlH3及MgH2無(wú)論單位體積還是單位重量的氫元素密度均較高，但估計(jì)實(shí)際配備于車(chē)輛時(shí)的充填密度將降至50％左右。另外，估計(jì)聯(lián)氨也將在加水后使用，相應(yīng)地氫元素密度也將下降。液體氫氣、高壓罐及復(fù)合罐的相關(guān)數(shù)值均包含容器重量，這些數(shù)值會(huì)隨廠商的不同而發(fā)生變動(dòng)。
（轉(zhuǎn)載）
