¿Cuál es el futuro de los vehículos chinos de pila de combustible?

En la actualidad, los problemas energéticos y medioambientales mundiales son cada vez más graves. Todos los países del mundo buscan activamente soluciones. Lo mismo ocurre con el propósito de promover vigorosamente los vehículos de nueva energía en el campo de la automoción. Existen diferentes tipos de vehículos de nueva energía, de los cuales FuelCell Cars (FCV) no solo puede lograr la sustitución completa del combustible en el combustible, sino que también se considera que es una de las direcciones importantes para lograr el desarrollo sostenible de la industria automotriz en el futuro. . También es una de las soluciones ideales para los problemas ambientales y energéticos globales.

En la actualidad, la tecnología de los vehículos de pila de combustible aún no está madura, pero el grado de atención de varios países aumenta constantemente, lo que muestra una tendencia de esfuerzos cada vez mayores para avanzar. Japón, Estados Unidos, la Unión Europea y Corea del Sur han invertido mucho dinero y mano de obra en la investigación de automóviles de pila de combustible. Toyota, Honda, GM, Ford, Mercedes-Benz, Hyundai y otras empresas han desarrollado modelos de pila de combustible y han demostrado su funcionamiento en la fase inicial de aplicación.

Para China, a medida que la propiedad de automóviles continúa aumentando, las presiones energéticas y ambientales de la industria automotriz están aumentando:

Por un lado, la dependencia del petróleo de fuentes extranjeras se ha incrementado año a año, pasando del 26% a principios de este siglo a más del 65% en 2016. Esto plantea un serio desafío a la seguridad energética, y es urgente implementar sustitución de energía.

Por otro lado, la energía fósil juega un papel absoluto en la estructura energética y la presión de protección ambiental es enorme. También es urgente optimizar la estructura energética.

La energía del hidrógeno tiene un alto poder calorífico, ricas reservas, diversas fuentes y amplias aplicaciones. En particular, tiene un excelente respeto al medio ambiente. Representa una posible perspectiva para que la energía humana se descarbonice en hidrógeno y evite por completo las emisiones de carbono. Es uno de los candidatos ideales de energía alternativa a largo plazo.

Desde el punto de vista de la aplicación de la energía del hidrógeno, los vehículos de pila de combustible son una de las direcciones clave. Si la energía del hidrógeno se puede aplicar a una industria automotriz a gran escala y ampliamente influenciada, tendrá un impacto profundo. En otras palabras, el desarrollo de vehículos de pila de combustible tiene una importancia estratégica especial para mejorar la estructura energética de China, promover la transformación con bajas emisiones de carbono en el transporte y mejorar la competitividad internacional de industrias clave y la innovación tecnológica. Por esta razón, en los documentos programáticos como "Hecho en China 2025", el gobierno chino ha presentado un claro plan de desarrollo para vehículos de pila de combustible y tecnologías relacionadas, y el grado de atención ha seguido aumentando.

En vista de esto, este documento analiza la tecnología central, los problemas clave y el estado de desarrollo de los vehículos de celda de combustible, especialmente analiza y discute las características de la industria automotriz de celda de combustible en China, y presenta algunas sugerencias de desarrollo relevantes en esta etapa.

Progresos en la aplicación de la tecnología de vehículos de pila de combustible

1, breve introducción de la tecnología del coche de pila de combustible

Una pila de combustible es un dispositivo de conversión de energía que convierte la energía química del combustible (hidrógeno) y el oxidante (aire) en energía eléctrica mediante una reacción electroquímica. En la década de 1830, la gente propuso el concepto inicial de pilas de combustible. Desde entonces, con el desarrollo de la tecnología, se han introducido diferentes niveles de pilas de combustible y se han expandido gradualmente de áreas militares a civiles, como se muestra en la Figura 1.

Desde la segunda mitad del siglo XX, los principales fabricantes de automóviles han realizado investigaciones sobre vehículos de pila de combustible, siendo Japón el más destacado. En la actualidad, hay muchos productos automotrices de celdas de combustible de alto rendimiento en el mundo, que inicialmente han entrado en la etapa de comercialización. Según los diferentes electrolitos, las pilas de combustible se pueden dividir en pilas de combustible alcalinas, pilas de combustible de membrana de intercambio de protones, pilas de combustible de ácido fosfórico, pilas de combustible de carbonato fundido, pilas de combustible de óxido sólido, etc. El combustible utilizado y los escenarios de aplicación para la adaptación son diferente. La celda de combustible de membrana de intercambio de protones tiene las ventajas de alta potencia específica, arranque rápido, no corrosiva, baja temperatura de reacción y baja demanda de oxidantes. Actualmente es la primera opción para vehículos de pila de combustible.

Los vehículos de pila de combustible utilizan hidrógeno a bordo como fuente de energía. La celda de combustible convierte la energía química del hidrógeno en electricidad y luego impulsa el vehículo con motores eléctricos. Obviamente, esto involucra dos elementos completamente nuevos: el propio automóvil de celda de combustible y el suministro de energía de hidrógeno:

Los vehículos de pila de combustible incluyen nuevos elementos como sistemas de almacenamiento de hidrógeno en el vehículo, sistemas de pila de combustible, sistemas de propulsión eléctrica, sistemas de control de vehículos y dispositivos auxiliares de almacenamiento de energía;

El suministro de energía de hidrógeno incluye todo el proceso de hidrógeno desde la producción, el almacenamiento, el transporte hasta el llenado y el uso. La promoción y aplicación de vehículos de pila de combustible cubren una amplia gama de áreas, ya sea para el propio vehículo o para la preparación, almacenamiento, transporte y aplicación de hidrógeno. Hay requisitos más altos: la preparación de hidrógeno incluye principalmente gasificación de carbón para producir hidrógeno, electrólisis de agua para producir hidrógeno, gas de reformado de gas natural para producir hidrógeno, craqueo de metanol para producir hidrógeno y otros procesos; El almacenamiento de hidrógeno incluye principalmente almacenamiento gaseoso a alta presión, almacenamiento de hidruro sólido, almacenamiento de hidrógeno líquido a baja temperatura, etc. En consecuencia, sus métodos de transporte incluyen principalmente transporte vehículo-barco y transporte por tuberías;

En el nivel de aplicación del hidrógeno, la construcción de estaciones de repostaje de hidrógeno y otra infraestructura es el foco del desarrollo futuro. El automóvil de pila de combustible en sí es una disciplina interdisciplinaria en muchos campos como la maquinaria, la química, los materiales y el control electrónico, como se muestra en la Figura 2. Los países están comprometidos a mejorar gradualmente el rendimiento y reducir los costos para acelerar la promoción de aplicaciones.

Tecnología de vehículos de pila de combustible y su industrialización

Sobre la base del futuro prometedor de los vehículos de pila de combustible, los países les están prestando cada vez más atención (véase el cuadro 1). Como una de las direcciones estratégicas del país, concede gran importancia al desarrollo de las industrias relacionadas con la energía del hidrógeno y las pilas de combustible. El gobierno, las instituciones de investigación científica y las empresas han seguido invirtiendo mucho en el desarrollo y la aplicación de tecnologías automotrices de celdas de combustible y celdas de combustible. Mirai, desarrollado por Toyota Motor Corporation y Clarity of Honda Motor Company, son los productos de sedán de celda de combustible líderes en el mundo.

Estados Unidos también concede gran importancia al desarrollo de tecnologías automotrices de pilas de combustible y pilas de combustible. Ya en 2005, la energía del hidrógeno se incluyó en las opciones de energía principales, y los programas de energía de hidrógeno y pilas de combustible se lanzaron sucesivamente. Estados Unidos ha promovido principalmente la aplicación de vehículos de pila de combustible en áreas especiales como el transporte de materiales. Para 2015, se han puesto en funcionamiento más de 8.000 carretillas elevadoras de pila de combustible en 34 empresas y se ha logrado una buena comercialización. Al mismo tiempo, también se han aplicado vehículos de demostración en carretera.

La Unión Europea, con el impulso de organizaciones como la Comisión Industrial Europea y la Comunidad Europea de Investigación, ha llevado a cabo un gran número de aplicaciones de investigación y demostración en pilas de combustible y vehículos de pila de combustible. Paralelamente, se llevó a cabo la planificación sistemática de la inversión de fondos para pilas de combustible y vehículos de pila de combustible, la promoción de proyectos de flotas de pilas de combustible y la construcción de estaciones de repostaje de hidrógeno.

En general, los vehículos de pila de combustible se encuentran en una fase de transición del desarrollo tecnológico a la comercialización, con una atención e inversión cada vez mayores en la tecnología. Por el contrario, el gobierno está impulsando la tecnología de los vehículos de pila de combustible y de pila de combustible de forma aún más agresiva y técnica, y sus modelos avanzados de turismos de pila de combustible han comenzado a comercializarse, liderando el mundo en vehículos de pila de combustible.

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