豐田氫燃料電池車成為在2019年中日經濟協會年會上的關注焦點,對于豐田氫燃料電池車的研發和促進汽車社會可持續發展的貢獻,且氫燃料電池的研發,已成為豐田汽車研發中心重要任務之一。
對于豐田汽車來說,在其描述的未來社會汽車業的六大挑戰中,很明確了零排放的挑戰,是汽車業發展的大趨勢,第一個面臨和要解決的挑戰,是新車二氧化碳零排放,第二項是全生命周期下二氧化碳零排放,第三項是工廠二氧化碳零排放,第四項是對水環境影響小化的挑戰,及第五項的構筑環境型社會和生態系統的挑戰,和人與自然共榮、共生、創建美好未來的挑戰,這些挑戰是對環境的保護,也是2050為構建美好的社會,與可持續發展的社會,而需豐田汽車做到的改變。
豐田汽車在面對第一項新車二氧化碳零排放的實現中,到2050年豐田新車二氧化碳的排放量將削減90%,隨著HV的大量普及,加速下一代車輛技術研發,設想以移動距離來劃分不同車輛的燃料電池的使用,近距離的小型貨車、個人代步工具、近距離轎車等使用純電動能源電池,對于市內乘用巴士、短距離兩廂及三廂轎車使用生物燃料、CNG、合成燃料ETC等混合燃料電池,而對于中長距離的大型卡車、送貨卡車、或者公共巴士、長途巴士等使用氫氣燃料電池,來實現環境保護。
對于不同類型的新能源燃料的使用,豐田公司將其命名為FCEV,其優點主要包括:第一、能源的多樣化使用,其氫氣燃料可以由多種一次能源制造獲得,燃料獲取成本較低;第二、零排放,豐田新出廠的車輛在行駛過程中,完全不會排放CO2,這是豐田對未來汽車挑戰的突出引領;第三、行駛充滿快樂,豐田汽車的電機啟動特有的平穩和靜肅性,且從車輛起步到低速檔位、中速檔位的良好加速性能,會讓消費者的駕駛享受感倍增;第四、便利性,這是豐田汽車續航里程與傳統汽油車的角逐,未來豐田的新燃料電池汽車的續航里程絲毫不會亞于汽油車,同時加氫時間只需要3分鐘左右,這解決了目前電動能源汽車的缺陷;第五、在突發狀況下、豐田汽車的燃料電池還可以輸出電力,這是汽油車沒有辦法比擬的。
未來豐田燃料電池車的成功投放,將給世界帶來真正意義上的零排放汽車,為了這一目標,豐田從1992你那就開始研發,1996年在大阪正實現了FCEV新燃料電池策劃的巡游,2002年LIMITED在美國和日本出售,2005年FCV通過政府認證,2008年RANGE和COLD START車型量產,再到2013年TOYOTA FCEV概念亮相,和MIRAI發售,豐田的燃料電池車,目前在日本和北美已經有100多輛燃料電池車,行駛里程超過200萬公里。
對于豐田的FCV(MIRAI)轎車車型的新型燃料電池車,MIRAI從正式開售到2017年,產量已經從原來的700輛/年,增加到3000輛/年,構成MIRAI的主要部件有FC升壓轉換器、燃料電池組、驅動電池組、高壓儲氫罐、電機和動力控制單元,其燃料電池經過三次升級,體積功率密度已達到3.1KW/l,處于高水平,這是燃料電池單體開發的創新技術,其通過改善電極,通過電解質膜的薄膜化、氣體擴散層的性能提升、催化劑高活性化,實現了電極的反應大幅度提升,以通過高電流密度化提升性能。
為了保障電解質膜的質子傳導性,MIRAI燃料電池單體內部循環發電時生成的水蒸氣,實現了自我加濕的系統,并且MIRAI燃料電池單體外部循環,為了保證電解質膜的質子傳導性,使用加濕器給空氣加濕,從而實現了小型化和輕量化的集成,使其能在高溫無加濕器的條件下任然能夠正常運行。
MIRAI的存儲氫的高壓氫氣瓶,采用塑料內膽(封存氫氣),碳纖維強化數值層(確保耐壓強度)、玻璃纖維強化樹脂層(保護外表面)三次構成,其碳纖維強化塑料內膽結構實現了氫氣存儲性能。另外MIRAI的燃料電池和混合動力系統,為MIRAI降低了成本,除了燃料電池技術外,豐田的另一大優勢混合動力技術也被突出體現。
目前全球的加氫基礎設施主要集中在日本、德國、北歐、英國等國家,預計到2020年全球將有望建成數百座加氫站,為可持續性發展、充分利用電力和氫能,形成多種多樣的能源組合使用,成為豐田的戰略轉型和發展方向。
望眼全球,21世紀人類將迎來動力系統多樣化的時代,從豐田2014年發售的MIRAI就可見一斑,全世界通過利用再生能源和CO2零排放的氫氣,來實現人與自然的共存,而豐田正在為這項利于人類社會的事業而做出自己的貢獻。