汽车的规模化意味着真正的完全商业化。当前
燃料电池汽车商业化比较困难,人们认为其难点主要为成本高、基础设施不够、储运环节受制约等造成。
但是有一个关键点是人们很容易忽视的,那就是低温性能。
随着我国人民的生活水平的提高,对生活舒适和物质的需求也随之升高,其中表象之一就是私家车的购买量逐渐提高。
由于我国地域面积广阔,因此南北温度差异较大,在我国对汽车使用影响最大的就是低温气候。
在寒冷季节,我国大部分地区的最低温度在0℃以下,特别是北方区域,温度可以达到-20℃,甚至会出现-30℃、-40℃的温度。
无论是燃油汽车、
纯电动汽车还是燃料电池汽车,在低温下其性能肯定均会受到一定影响。
燃油车经过了上百年的发展,温度适应范围非常宽,低温性能相对较好。
纯电动汽车在低温环境下性能大幅下降是众所周知的一件事。
在低温下,锂电池电解液会变得粘稠甚至凝结,会导致充电效率大幅降低,因此会导致续航降低。
根据相关研究发现,在低温环境下,比如我国东北地区,电动汽车行驶续航里程最多缩减44%。
如果温度继续降低,电池内部的电解液就变得更加迟钝,电动汽车在短时间的低温环境下虽然会有一定影响,但不是致命的。
如果长时间在低温环境下使用,或者在-40℃低温下时,锂离子电池可能会被“冻坏”造成永久损害。
美国汽车协会(AAA)研究显示,15-26℃之间是电动汽车运行最合适的为温度。
燃料电池汽车中的核心燃料电池,在无特殊处理或辅助工具的情况中,在低于0℃的工作环境下,阴极侧反应生成的水易结冰导致催化层、扩散层堵塞,阻碍反应的进行,并且水结冰产生的体积变化也会对膜电极组件的结构产生破坏,降低燃料电池性能。
虽然低温下纯电动汽车和燃料电池汽车均会受到一定影响,但是汽车作为一项常用出行工具,其能被广泛使用的一个关键就是其便利性。
因此汽车的启动性能对于汽车的综合使用体验是一项非常重要的环节,如果启动环节就非常慢,何谈便利,势必会影响到用车体验。
纯电动汽车在低温时蓄电池产生化学反应会变慢,充放电效率大幅下降,因此电池的蓄电能量受温度的影响比较大。
温度高的时候存电能量高,低温的时候就变低许多,在不同的温度下,提供的启动能量差别很大。因此低温启动性能就成为衡量电池可靠性的一个标准。
目前,我国燃料电池汽车低温性能方面的主要问题就是冷启动耗费的时间比较长。
燃料电池汽车低温冷启动是指可在0℃以下的温度中成功起动,并可将燃料电池内部温度迅速提升至70~80℃以满足正常运行的性能。
目前我国燃料电池汽车低温冷启动与国外还存在比较大的差距。我们拿现在最成熟的丰田Mirai燃料电池汽车为例。
2014年,国外的一家测试公司对日本丰田生产的燃料电池汽车Mirai做过一项冷启动实验。将一台丰田Mirai停放在室外一个晚上(17个小时)后启动。
结果显示,车辆起动35秒功率为60%,车辆起动70秒功率达100%。
我国相关机构曾对宇通燃料电池客车进行过低温环境的冷起动实验,实验表明燃料电池在-20℃环境中冷冻超过20小时后,需要经过在15分钟后才能成功安全起动。
目前,国外在燃料电池汽车冷启动技术方面处于领先地位。丰田Mirai、本田Clarity、现代NEXO均可以做到-30℃低温快速启动,国内仅能在-20℃~-10℃温度条件下才能实现快速启动。
我国北方很多地区在冬天温度低于-20℃,因此如果燃料电池汽车未来要想在我国进行全国性规模化的发展,必须要进一步提高燃料电池汽车的低温适应范围,提高低温启动性能,保证燃料电池汽车的使用便利性。