在尋找完美替代汽油動(dòng)力汽車(chē)的過(guò)程中，多年來(lái)有很多競(jìng)爭(zhēng)者。在公眾認(rèn)知方面，純電動(dòng)汽車(chē)(BEVs)是最廣為人知的。但在該領(lǐng)域的專(zhuān)家中，還有另一種選擇顯示出未來(lái)汽車(chē)電氣化的更大前景：燃料電池。特別是質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFCs)。

然而，盡管經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，pemfc在汽車(chē)領(lǐng)域仍缺乏廣泛的市場(chǎng)接受度。為了了解是什么影響了這種接受度，以及市場(chǎng)未來(lái)的預(yù)期走向，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員對(duì)汽車(chē)pemfc目前和預(yù)期未來(lái)成本和性能進(jìn)行了專(zhuān)家啟發(fā)式評(píng)估，研究結(jié)果發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上。

博科園-科學(xué)科普：邁克爾·惠斯頓(Michael Whiston)是工程學(xué)和公共政策的博士后研究助理，他和工程學(xué)院的教授Ines Azevedo、Shawn Litster、Kate Whitefoot、Constantine Samaras和Jay Whitacre采訪了燃料電池領(lǐng)域的39位專(zhuān)家，了解了他們?cè)诩僭O(shè)大規(guī)模生產(chǎn)場(chǎng)景下對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池的成本、堆棧耐久性和堆棧功率密度的評(píng)估。專(zhuān)家啟發(fā)式利用了廣泛使用該技術(shù)的個(gè)人知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，因此可以了解該技術(shù)的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。在沒(méi)有公布數(shù)據(jù)或確鑿證據(jù)的情況下，專(zhuān)家啟發(fā)式評(píng)估可以用來(lái)制定技術(shù)路線(xiàn)圖、為決策提供信息、指導(dǎo)業(yè)務(wù)決策和開(kāi)發(fā)分析模型。

在這項(xiàng)研究中，研究人員請(qǐng)專(zhuān)家評(píng)估pemfc的系統(tǒng)成本、棧持久性和棧功率密度，然后定量評(píng)估達(dá)到成本和性能目標(biāo)所需的成本。大多數(shù)受訪者預(yù)計(jì)，美國(guó)能源部的成本目標(biāo)將在2050年前實(shí)現(xiàn)，每千瓦30美元的目標(biāo)將大大增加公眾廣泛采用的可能性。此外，超過(guò)45%的受訪者預(yù)計(jì)，美國(guó)能源部的堆棧持久性目標(biāo)將在2050年前實(shí)現(xiàn)，許多人預(yù)計(jì)，到2035年，堆棧功率密度中值的目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)。一旦這些目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，pemfc將獲得更多的主流應(yīng)用，這對(duì)汽車(chē)業(yè)來(lái)說(shuō)將是一件大事，其規(guī)模將超過(guò)BEVs，甚至超過(guò)其他類(lèi)型的燃料電池。

pemfc優(yōu)于電池的優(yōu)點(diǎn)包括更快的加油時(shí)間和更長(zhǎng)的續(xù)航里程。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)(FCEVs)在5分鐘內(nèi)補(bǔ)充燃料，行駛里程超過(guò)300英里。根據(jù)電池的大小和成本，BEVs的續(xù)航里程往往更有限，充電可能需要數(shù)小時(shí)。由于FCEVs使用無(wú)碳?xì)淙剂闲矢?，可以顯著降低汽車(chē)的化石燃料消耗和尾氣排放。氫燃料可以通過(guò)包括天然氣在內(nèi)的一系列低碳電力資源生產(chǎn)，因此FCEVs可以大幅減少乘用車(chē)的溫室氣體凈排放量。此外，這些燃料電池不排放任何有害的尾氣污染物，如氮氧化物、顆粒物和一氧化碳，使它們對(duì)人類(lèi)健康更加安全。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來(lái)自:?卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)械工程/Adam Dove

參考期刊文獻(xiàn):《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》

DOI: 10.1073/pnas.1804221116

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