燃料電池技術論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇燃料電池技術論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：質子交換膜燃料電池；雙極板；電極；催化劑

1質子交換膜燃料電池的結構及原理

按照電解質的不同可將燃料電池分為磷酸燃料電池、堿性燃料電池、固體氧化物燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池及質子交換膜燃料電池（PEMFC）等五類。PEMFC單電池由質子交換膜、氣體擴散電極、雙極板等構成，圖1是其結構與工作原理示意圖。

PEMFC的基本工作過程如下：

（1）氫氣通過雙極板上的導氣通道到達電池的陽極，氫分子在催化劑的作用下解離形成氫離子和電子；

（2）氫離子以水合質子H+（xH2O）的形式通過電解質膜到達陰極，電子在陽極側積累；

（3）氧氣通過雙極板到達陰極后，氧分子在催化劑的作用下變成氧離子，陰、陽極間形成一個電勢差；

（4）陽極和陰極通過外電路連接起來，在陽極積聚的電子就會通過外電路到達陰極，形成電流，對負載做功。同時，在陰極側反應生成水；

（5）只要持續不斷地提供反應氣體，PEMFC就可以連續工作，對外提供電能。

2質子交換膜燃料電池的特點

（1）高效率。PEMFC以電化學方式進行能量轉換，不存在燃燒過程，不受卡諾循環限制，其理論熱效率可達85-90%，目前的實際效率大約是內燃機的兩倍。傳統動力源為了提高效率必須將負荷限制在很小范圍內，而PEMFC幾乎在全部負荷范圍內均有很高效率。

（2）模塊化。PEMFC在結構上具有模塊化的特點，可根據不同動力需求組合安裝，采用“搭積木”式的設計方法簡化了不同規模電堆的設計制造過程。

（3）高可靠性。由于PEMFC電堆采用模塊化的設計方法，結構簡單，易于維護。一旦某個單電池發生故障，可自動采取適當屏蔽措施，只會使系統輸出功率略有下降，而不會導致整個動力系統的癱瘓。

（4）燃料多樣性。PEMFC動力系統既可以純氫為燃料，也可以重整氣為燃料。氫氣的來源可以是電解水的產物，也可以是對汽油、柴油、二甲醚等化石類燃料重整的產物。氫氣的存儲方式可以是高壓氣罐、液氫、金屬氫化物等。

（5）環境友好。當采用純氫為燃料時，PEMFC的唯一產物是水，可以做到零排放。以重整氣為燃料時，相對于內燃機而言，排放也極大降低。此外，PEMFC噪聲水平也很低，各結構部件均可回收利用。3研究現狀

3.1關鍵部件

電解質膜、雙極板、催化劑及氣體擴散電極是質子交換膜燃料電池的四大關鍵部件。

電解質膜是PEMFC的核心部件，它直接影響燃料電池的性能與壽命。1962年美國杜邦公司研制成功全氟磺酸型質子交換膜，1966年開始用于燃料電池，其商業型號為Nafion，至今仍廣泛使用。但由于Nafion膜成本較高，各國科學家正在研究部分氟化或非氟質子交換膜。

雙極板在PEMFC中起著支撐、集流、分割氧化劑與還原劑并引導氣體在電池內電極表面流動的作用，目前廣泛采用的是以石墨為材料，在其上加工出引導氣體流動的流場，基本流場形式有蛇形、平行、交指及網格狀等。

鉑基催化劑是目前性能最好的電極催化劑，為提高利用率，鉑以納米級顆粒形式高分散地擔載到導電、抗腐蝕的擔體上，目前廣泛采用的擔體為乙炔炭黑，比表面積約為250m2/g，平均粒徑為30nm。

PEMFC的氣體擴散電極由兩層構成，一層為起支撐作用的擴散層，另一層為電化學反應進行的場所催化層。擴散層一般選用炭材如石墨化炭紙或炭布制備，應具備高孔隙率和適宜的孔分布，不產生腐蝕或降解。根據制備工藝和厚度不同，催化層分為厚層憎水、薄層親水及超薄三種類型。

3.2測控系統

PEMFC的工作性能受多種因素（溫度、壓力等）的影響，為確保PEMFC正常運行，提高其可靠性和有效性，就必須監測各個影響因素。即運用有效的措施來連續監測PEMFC運行的關鍵或重要狀態，并對收集到的信息進行必要的分析和處理，以便做到故障預測和及時診斷，為PEMFC管理系統提供依據。目前，進行PEMFC測試系統相關方面研究的公司和機構眾多，但仍沒有制定出有關PEMFC測試的國際標準和相應的標準測試設備，不過已有實用的測試系統投入使用。加拿大Hydrogenics公司的燃料電池測試站（FCATS）、美國Arbin公司的集成燃料電池測試系統（FCTS）是其中的突出代表。

4質子交換膜燃料電池的應用

質子交換膜燃料電池是目前各種燃料電池中實用程度較高的一類。其優越性不僅限于能量轉換效率高、工作溫度低，還體現在其可在較大的電流密度下工作，適宜于較頻繁啟動的場合。因此世界各大汽車生產廠商一致看好其在汽車工業中的應用前景，PEMFC已成為現今燃料電池汽車動力的主要發展方向。目前，通用、豐田等世界上知名的汽車公司，都在積極開發以PEMFC系統為動力源的PEMFC電動車，曾先后推出各種類型的樣車，并進行PEMFC電動車隊的示范運行。PEMFC電動車以其優異的性能和環境污染很少等突出特點引起了人們的普遍關注，甚至被認為將是21世紀內燃機汽車最為有力的競爭者。

此外，在航空航天特別是無人飛行器領域，以及家庭電源、分散電站、移動電子設備電源、水下機器人及潛艇不依賴空氣推進電源等方面也有廣泛應用前景。

5質子交換膜燃料電池的發展趨勢

在關鍵部件方面，圍繞電解質膜、催化劑及雙極板的研究方興未艾。全氟型磺酸膜價格昂貴，開發非全氟的廉價質子交換膜是今后的研究方向。近年來，新型質子交換膜的的研究熱點是開發能夠在100℃以上使用的高溫電解質膜。在催化劑方面，研制高性能抗CO中毒電極催化劑是最緊迫的任務，此外，還要尋找非貴金屬氮化物或碳化物作為現有鉑催化劑的替代。目前廣泛使用的石墨板具有較好的耐腐蝕能力和較高的熱導率，但成本較高，加工難度大，強度、電導率和可回收性均不如金屬板。金屬板目前急需解決的問題是表面處理，以提高其耐腐蝕能力。復合材料雙極板則結合了純石墨板和金屬板的優點，具有耐腐蝕、體積小、質量輕、強度大及工藝性良好等特點，是未來發展的趨勢。

在電堆方面，今后的研究重點將是使電堆中的電池單元的性能接近于單電池的性能，這就需要對電堆的結構進行優化，保證電堆中每一片電池單元的整個活性面積處于一致的操作環境，并優化水、熱管理，改善電流密度分布的均勻性。

參考文獻

篇(2)

【論文摘要】:電能高效潔凈地生產、傳輸、儲存、分配和使用的技術將成為電力技術的重點領域。

“電力技術是通向可持續發展的橋梁”，這個論斷已經逐漸成為人們的共識。研究表明，為了實現可持續發展，應盡可能把一次能源轉換為電能使用，提高電力在終端能源中的比例。因為，在保證相同的能源服務水平的前提下,使用電力這種優質能源最清潔、方便，易于控制、效率最高。如果能將大量分散燃用的化石燃料都高效潔凈地轉換為電力使用，人們賴以生存的環境和生活質量就會大大改善。因此，電能高效潔凈地生產、傳輸、儲存、分配和使用的技術將成為電力技術的重點領域。以下將對若干電力前沿技術的現狀和未來發展前景進行簡單評述。

1.分布式電源

當今的分布式電源主要是指用液體或氣體燃料的內燃機(IC)、微型燃氣輪機（Microtur_bines）和各種工程用的燃料電池（FuelCell）。因其具有良好的環保性能，分布式電源與“小機組”已不是同一概念。

1.1微型燃氣輪機

微型燃氣輪機（MicroTurbine）,是功率為幾千瓦至幾十千瓦，轉速為96000r/min，以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃氣輪機，工作溫度500℃，其發電效率可達30%。目前國外已進入示范階段。其技術關鍵是高速軸承、高溫材料、部件加工等?？梢?，電工技術的突破常常取決于材料科學的進步。

1.2燃料電池

燃料電池是直接把燃料的化學能轉換為電能的裝置。它是一種很有發展前途的潔凈和高效的發電方式，被稱為21世紀的分布式電源。

1.2.1燃料電池的工作原理

燃料電池的工作原理頗似電解水的逆過程。氫基燃料送入燃料電池的陽極(電源的負極)轉變為氫離子，空氣中的氧氣送入燃料電池的陰極(電源的正極)，負氧離子通過2極間離子導電的電解質到達陽極與氫離子結合成水，外電路則形成電流。

通常，完整的燃料電池發電系統由電池堆、燃料供給系統、空氣供給系統、冷卻系統、電力電子換流器、保護與控制及儀表系統組成。其中，電池堆是核心。低溫燃料電池還應配備燃料改質器（又稱為燃料重整器）。高溫燃料電池具有內重整功能，無須配備重整器。磷酸型燃料電池（PAFC）是目前技術成熟、已商業化的燃料電池?，F在已能生產大容量加壓型11MW的設備及便攜式250kW等各種設備。第2代燃料電池的溶融碳酸鹽電池（MCFC），工作在高溫（600～700℃）下，重整反應可以在內部進行，可用于規模發電，現在正在進行兆瓦級的驗證試驗。固體電解質燃料電池（SOFC）被稱為第3代燃料電池。由于電解質是氧化鋯等固體電解質，未來可用于煤基燃料發電。質子交換膜燃料電池是最有希望的電動車電源。

1.2.2性能和特點

燃料電池有以下優點：（1）有很高的效率，以氫為燃料的燃料電池，理論發電效率可達100%。熔融碳酸鹽燃料電池，實際效率可達58.4%。通過熱電聯產或聯合循環綜合利用熱能，燃料電池的綜合熱效率可望達到80%以上。燃料電池發電效率與規模基本無關，小型設備也能得到高效率。（2）處于熱備用狀態，燃料電池跟隨負荷變化的能力非常強，可以在1s內跟隨50%的負荷變化。(3)噪音低；可以實現實際上的零排放；省水。（4）安裝周期短，安裝位置靈活，可省去新建輸配電系統

目前燃料電池大規模應用的障礙是造價高，在經濟性上要與常規發電方式競爭尚需時日。

1.2.3技術關鍵和研究課題

燃料電池的技術關鍵涉及電池性能、壽命、大型化、價格等與商業化有關的項目，主要涉及新的電解質材料和催化劑。熔融碳酸鹽電池（MCFC）在高溫條件下液體電解質的損失和腐蝕滲漏降低了電池的壽命，使MCFC的大型化及實用化受到限制。需要解決電池構成材料的腐蝕；電極細孔構造變化使電池性能下降等問題。固體氧化物燃料電池（SOFC）使用固體電解質且工作溫度很高,對構成材料及其加工有特殊要求。為了得到高溫下化學性穩定和致密性（不通過氣體）的電解質，在氧化鋯中加入Y2O3生成釔穩定氧化鋯。為了降低工作溫度，應盡可能減少電解質薄膜厚度。通常采用熔射法、燒結法和電化學蒸發涂層法制備電解質薄膜。實用的電解質膜的厚度為0.03～0.05mm。比較先進的已達到0.01mm。這樣薄的電解質陶瓷材料除應當有足夠的機械強度外，必須具有高度的氣體致密性，否則將喪失燃料電池的性能。燃料極使用鎳鋯等耐熱金屬陶瓷，鎳還用作燃料重整的催化劑，空氣極在運行中處在高溫氧化中，難以使用一般金屬。鉑的穩定性好，但費用昂貴，需要尋找替代材料，可用電子導電陶瓷。為了降低工作溫度，另外一個重要的研究方向是尋找低溫的質子導電的電解質。工作溫度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造價就可以大幅度降低。2.大功率電力電子技術的應用硅片引起的“第

2.1大功率電力電子器件的重大進展

電力電子學（PowerElectronics）的應用已經有多年的歷史。電力電子學器件用于電力拖動、變頻調速、大功率換流已經是比較成熟的技術。大功率電子器件（HighPowerElectronics）的快速發展也引起了電力系統的重大變革，通常稱為硅片引起的第。

近年來，大功率電子器件已經廣泛應用于電力的一次系統?？煽毓瑁ňчl管）用于高壓直流輸電已經有很長的歷史。大功率電子器件應用于靈活的交流輸電（FACTS）、定質電力技術（CustomPower）以及新一代直流輸電技術則是近10年的事。新的大功率電力電子器件的研究開發和應用，將成為電力研究前沿。

2.2靈活交流輸電技術(FACTS)

靈活交流輸電技術是指電力電子技術與現代控制技術結合以實現對電力系統電壓、參數(如線路阻抗)、相位角、功率潮流的連續調節控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統穩定水平，降低輸電損耗。

傳統的調節電力潮流的措施，如機械控制的移相器、帶負荷調變壓器抽頭、開關投切電容和電感、固定串聯補償裝置等，只能實現部分穩態潮流的調節功能，而且，由于機械開關動作時間長、響應慢，無法適應在暫態過程中快速靈活連續調節電力潮流、阻尼系統振蕩的要求。因此，電網發展的需求促進了靈活交流輸電這項新技術的發展和應用。

篇(3)

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篇(4)

關鍵詞：微網；燃料電池；管理模型

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.065

0 引言

能源是人類生存及發展基礎。人類對能源的需求大幅增長，現如今能源危機威脅著人類的經濟發展，大量煤電、火電等能源的使用產生大量的二氧化碳，導致溫室效應，人類的生存環境受到威脅，紛紛轉向可持續發展能源戰略規劃，開發利用分布式發電能源。新能源發電接入傳統電力系統并達到規模應用，對于緩解能源緊張和抑制環境污染必將產生積極的意義。分布式電源指的是利用可再生能源獨立發電的小型發電系統，包括風能、太陽能、小水電和燃氣輪機等。光伏發電具有間歇性和不穩定性（季節性、時段性、瞬時突變性）特點，該特點會對大電網造成沖擊。文獻[1]風光互補發電系統在并網和獨立運行下的能量供需平衡的檢測和對電網的影響，蓄電池的充放電管理和市電、負載的控制要求。

1 微網的運行策略

微網的運行具有不穩定性，其不同于傳統電網發電單元，微網能提高電網的供電可靠性、降低線路網損和環境污染，是配電網的有益補充[2]。

微網既可以孤島運行，也可以與外部電網并網運行，微網在與電網并網運行，能量雙向運行，其在不用的運行模式下需要采用不同的能量控制策略。

在離網運行中，當光伏微網的發電量大于負荷的需求，采用先給儲能單元充電的等方式，儲能的電量達到設定的需求，則根據時時電價將發電成本高的發電設備停止，保證光伏電網內部的正常運行。

當微網的時時發電量小于負荷的需求時，儲能設備的高于設定值，則采用儲能單元先放電，當儲能單元低于設定值，啟動報價高的分布式電源進行時時的供電。

當微網的發電量與負荷需求持平時，儲能單元低于設定值，優先保證給儲能單元充電。如果高于設定值，則根據電網報價，關閉運行成本高的發電設備。

2 微網能量管理模型

2.1 光伏電池能量管理模型

光伏電池的輸出功率收到太陽照度，溫度、太陽能電池板的傾斜度等問題的決定，在不同的情況下輸出的功率也不相同，經過經驗的總結，得到太陽能電池板的輸出功率由如下公式表達[3]：

3 結論

與傳統的大容量火力發電相比，微網與配電網之間存在能量的雙向流動，本文主要分析了微網能量管理的基本原理和策略，從微網的可靠性和經濟性考慮分布式電源的能量管理。能量平衡控制的基本原理及并網和獨立運行模式下能量管理的基本策略。根據發電單元和儲能單元的穩態特性，建立了發電單元和儲能單元的能量管理模型。

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篇(5)

全國政協常委、清華大學學術委員會副主任，中國電動汽車百人會執行副理事長。

長期從事節能與新能源汽車研究，多次獲國家及國際技術成果與成就獎。先后擔任“十一五”863《節能與新能源汽車》重大項目和“十二五”《電動汽車》重點科技專項總體專家組組長，申美《電動汽車》合作研究聯盟申方首席科學家。

2016年是“十二五”電動汽車重點專項的結束年，也是“十三五”國家《新能源汽車》重點專項的啟動年，目前第一批項目已經正式啟動，第二批項目指南已經發出。2016年還了節能新能源汽車技術路線圖，對“十四五”、“十五五”都進行了展望。我分三個時間尺度，從三個方面來談。

一、過去五年來新能源汽車“純電驅動”技術路線與技術進展

2016年從國內來看，是電動汽車的技術質量提升年，電動汽車行業的發展特征是技術質量提升、政策結構調整、產業理性增長。

從全球范圍看，2016年是純電驅動技術轉型的標志年。理由有三點：第一，2015年，中國新能源汽車在全球占比第一，N量超過全球50%以上，在國際上引起了強烈反響，無論是政府還是廠家，都感受到了來自中國率先發力的挑戰。第二，更值得注意的是，2016年國際上各大汽車廠商的技術轉型。如德國大眾，2016年朝純電驅動轉型非常激進，日本豐田年底也在調整技術路線，加強了對純電驅動的轉型。第三，從學術和技術的層面來看，電動汽車鋰離子動力電池的技術進步超出預期。眾所周知，鋰離子電池發明至今只有2。年，鋰離子動力電池在電動車上的真正使用還不到10年，2007年第一次在日產凌風上開始使用?？梢妱恿﹄姵氐倪M步非常迅猛。2016年以來，大家可能常會有各種各樣關于鋰離子電池進步的消息，盡管其中有炒作存在，但實際發展中也不乏技術發展的因素。有的論文里面提到了部分技術，但容易被說成是產品，實際上從理論到產品的距離還是比較遠的。在部分報道中的確有夸大的成分，但是同時也要看到，其中的技術潛力確實很大。

以前主流的觀點認為，純電動車跟其他類型電動汽車相比，從性價比來看，其優勢主要體現在100到150公里的里程范圍，現在隨著鋰離子電池技術進步，大概提高了一倍，即在300公里的范圍內，仍然在性價比方面有著優勢的。如果不講性價比，光靠增加電池，當然可以有更大的里程范圍，對于乘用車而言，其主要的限制在于車輛的容積。從技術上來看，在單位重量、單位體積下儲存的能量越來越多，成本越來越低，這才能體現出電動汽車的水平和技術。如果只考慮電動汽車的行駛里程，不考慮電池的比能量、車輛的價格等限定條件，是沒有技術進步意義的。

純電驅動技術路線的確立背景在2009年開始提出，正式于2012年，中間經歷了比較長的時間，也經過高層很多探討，最后確定重點發展純電驅動的電動汽車，包括純電動汽車、插電式混合動力汽車、燃料電池電動汽車。2012年3月，科技部“十二五”《電動汽車科技發展規劃》正式提出確立“純電驅動”技術轉型戰略，《節能與新能源汽車產業發展規劃2012-2020》中再次確認了這一戰略。純電驅動真正實現產業化是2014年，當年真正形成了新能源汽車產業化元年，到2015年，新能源汽車的發展實現了爆發式增長，也是電動汽車的比較粗放式的發展年，2016年電動汽車的發展逐步趨于理性，總體來看，走到今天，我國電動汽車的發展在國際上取得了一定位置。

純電驅動的戰略目標是通過純電動的率先產業化帶動各種類型電動汽車的全面發展。對于混合動力來說，傳統的汽車強國、汽車大公司比我們更具優勢，豐田的路線就是先做混合動力，再做插電混合和燃料電池。而我國是從純電動開始發展，從車廠的角度來看，混合動力的技術難度更大。我國率先發展純電驅動，帶動電池產業的發展達到了世界前列，電池產業規模達到世界第一，總體水平位列國際前三，在產業鏈的完整度上也是處于世界第一的水平，我國的動力電池產業鏈，尤其是電池材料，如正負極材料，在國際市場上的占有率也是第一?！督裹c訪談》曾提到企業貝特瑞，其負極材料技術水平和市場占有率，都已經走在世界前列。在此基礎上，我們以純電動力系統（電池、電機、電控）為基礎平臺，再發展混合動力和燃料電池就比較順利。目前我國從純電往插電方向的發展，取得了比較好的進展，比亞迪秦、唐，上汽榮威550，以及馬上出來的廣汽G-MC串并聯的混合動力，無論是發動機方面，還是混合動力裝置上，都取得了突破。與此同時，燃料電池與動力電池深度混合的燃料電池汽車也取得了較好的進展，下一步也會出現具有國際競爭力的常規深度混合動力。這是一個漸進的發展過程，這種發展方式就避免了電動汽車產業發展初期跟國外廠家在傳統車尤其在發動機以及發動機機電耦合裝置等方面的直接競爭。發動機和變速器是我國汽車產業的弱項，有效的回避弱項競爭，有利于我國電動汽車產業的發展，有利于實現到2020年之后，我國企業與國外企業能夠全方位齊頭并進、同步競爭。

目前，我國自主品牌的燃油轎車發展速度也非?？?，已經快要占據半壁江山，大家對自主品牌的看法也發生了改變，我國自主品牌的轎車與其他品牌的汽車如德系、日系等，在市場占有率上已經拉開一定差距。綜合考慮以上情況，再經過五年左右，我國自主品牌節能與新能源汽車將會上一個大的臺階。

現階段，我國電動汽車的發展也存在一系列挑戰與問題，例如在充電基礎設施目前仍然和整車的進度不相匹配。主要體現在幾個方面：

一是新舊國標的轉換進展緩慢。上屆百人會年會專門提到過。新國標在2015年底，但是這一年進展不大，根據企業的測試，新國標的車型充電遇到很大困難。近期國家能源局文件，要求從2017年1月1日起，新車必須按照新國標執行，截止到年底，舊的標準必須要更新。

二是互聯互通方面。目前現有的充電服務平臺較多，不同平臺之間交換信息還比較困難。

三是充電安全問題，包括功能安全、信息安全、設備安全等。安全是電動汽車百人會2016年的核心議題。目前在電池安全方面，已經取得了較大進展，但是充電安全方面，由于涉及的問題太多，包括設備、消防、信息等多個方面。包括最近發生的關于國網的APP信息安全方面的問題，也暴露出充電方面存在的一些問題。

四是公共充電基礎設施布局不合理。主要體現在兩個方面，一是需要充電的車找不到地方充，二是已有的充電設施利用率還不高。據統計，某廠家在北京的充電設施，有接近一半不能用，不是設備存在問題、就是不對外服務。

五是現有電動車對充電技術要求越來越高，快充的相關設施已無法跟上其發展，如比亞迪的交流快充，直接用電機的逆變器做交流電充，但是交流充電樁的電纜線不行，到了極限很容易發熱。除此之外，還有充儲一體化，不僅可以充電，還可以往電網回饋電，這種形式現有的充電設施也難以適應。

二、今后五年新能源汽車電動化、輕量化與智能化發展目標

“十三五”的技術戰略是純電驅動技術升級戰略，具體是“三化”：電動化、輕量化、智能化。2016年智能化是熱議話題。目前國家沒有設置智能汽車專項，智能化放在“十三五”《新能源汽車》重點專項中，將以前的電控變成了智能化。輕量化也是今后的發展重點。在電動汽車發展初期，考慮到市場因素，其研發重點主要在于動力系統的改變，對于整車方面著力不多。下一步將從整車的角度強調輕量化和智能化。這兩方面工作雖然開始時間還不長，但也取得了一些進展，例如，12米的大客車，以前一般是在12、13噸，現在最輕的可以做到8.7噸。

電動化方面，今后五年的目標是進一步讓全新正向開發的電動汽車，尤其是純電動汽車具備商業競爭力。政策角度上，隨著補貼的逐漸退坡，未來將實行新能源積分制度；在技術角度，未來將要以有商業競爭力為開發目標。所謂的商業競爭力，就是家用主流A級轎車，在性能價格比上與燃油車競爭。目前全世界都在朝這個方向努力，如特斯拉Mode13、通用Bolt，其發展目標都是續駛里程達到350公里左右的具有性價比的電動轎車。要滿足這個要求，電池必須降低重量、降低體積，降低成本，因此電池的比能量必須大幅提高，達到300-350瓦時每公斤，這是下一步攻關的目標。從而實現消費者能夠按照性價比來買車，而不是補貼。

目前我國電池成本每年大約能夠下降百分之十幾到二十，五年前約是5.5塊錢到6塊錢，2015年平均價格在2.5元左右，2016年估計在2.2塊錢左右，考慮到大量的電動汽車是大客車，其電池價格相對會比較高一些?，F在國內開發中的電動轎車，最低的系統成本是在1.3元每瓦時，單體成本在一塊錢左右。美國通用Bolt電動汽車，單體成本為150美元一個千瓦時。對于我國來說，1.3元每瓦時的電池系統成本目前在行業內無法普遍做到，但是按照現在2.2塊錢，逐年減少10%到20%，到2020年1.3塊錢是系統價格非常普遍的，加上循環再利用做到1塊錢以內希望很大，也就是說，一千瓦時電池一千塊錢人民幣之內，是可以做到的。

對于A級轎車來說，現在一百公里約耗電約15度，2020年的目標希望在12度電以內，接近10度電一百公里。要實現這個目標，就需要通過整車的輕量化和整個驅動系統和充電的效率優化來降低電耗。目前電耗的降低空間還很大。如果能夠實現上述目標，一百公里的成本約在一萬塊錢，如果電池能達到300公里就是三萬塊錢，考慮到使用周期內省電和維修省錢，將具有商業競爭力。這是電動化下一步最大的目標。

電池要突破，首先電池材料要突破。目前我國企業貝特瑞生產的面向300瓦時每公斤電池的硅碳負極材料，已經應用到日本松下的電池上，并配套特斯拉電動汽車。我們精進電動的12000轉的高比功率高速電機已經批量出口到美國克萊斯勒，裝在它的插電式混合動力車上，最近還獲得了美國的一個產品大獎。

三、電動汽車長期發展技術路線圖展望

從2015-2030的中長期尺度來看，從“十三五”的“三化”，即電動化、輕量化、智能化，要擴大到“六化”，主要體現在以下幾個方面：

第一化，電動化跟能源低碳化結合。電動化如果不跟能源低碳化結合的話，電動車可能無法做到很低碳。低碳的關鍵在于電的來源要朝可再生能源發展，現在有智能電網規劃、能源互聯網規劃和氫能發展規劃。所以我們電動化這一塊跟能源結合得很緊密，往能源縱向整合，電動化跟能源低碳化相結合。

在結合的過程中，將會有更先進的電池出現。石墨烯是2016年電池方面的熱點，到目前為止，還沒有真正意義的石墨烯電池，但是相關的研究很多，最令國人振奮的是最近華為的電池技術突破。華為的電池有三個技術。第一個技術是防止電解液熱分解的添加劑技術，第二個技術是提高正極材料的熱穩定技術，第三個技術是用石墨烯來提高電池的散熱能力。華為利用了石墨烯的高導熱性用于電池的迅速散熱。高溫衰減是電池衰減的重要原因，華為的這三個技術都是圍繞熱來做的，能讓電池使用溫度提高10度，電池壽命大幅提高。對于目前的動力電池來說，石墨烯起到的作用像味精一樣，是做添加的，而不是主體材料。技術是無止境的，現在學術領域都在探討石墨烯的應用，將來會出現什么突破，現在無法斷言，目前只對現有的技術做一個評估。

電動化和能源低碳化的結合在充電方面也需要進行變革。電動化和低碳化的結合將實現能源的雙向流動，充電不僅僅是充電，電能既可以從電網到電動車，也可以從電動車到電網中。這就要求在充電技術上進行突破，這也是百人會要探討的，充電技術的路線圖該怎么定。

第二個，輕量化和制造的生態化結合。輕量化不僅僅是把東西做輕，其注重的是電動汽車乃至整個汽車工業制造角度的大變革。這和工信部推進的工業4.0智能制造專項緊密相關。將來的銷售模式是網上個性化定制、網上下訂單。在制造方面，增材制造3D打印會發揮重要作用，如果用了碳纖維之后，以前幾大工藝都要變革，材料需要再循環，這些都是下一步需要發展的，現在在這方面還僅僅是起步，而且重度還不夠。

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[關鍵詞]FTA；自由貿易區；產業互補；綠色產業；服務貿易

[中圖分類號]F7527[文獻標識碼]A[文章編號]1005-6432（2014）46-0055-02

1背景介紹

中韓自建交以來，經貿規模增長了50余倍，在我國整體外貿中所占比例為66%[1]。2013年，雙邊貿易額274248億美元，2013年，韓國首次超越日本成為中國第一大進口來源國。[2]韓對華投資方面，截至2013年12月底，韓累計對華投資項目數56224個，實際投資金額5595億美元[3]。隨著兩國經貿合作的加強，中韓兩國對簽訂自由貿易協定的期望越來越高，2012年5月2日，中韓自由貿易協定談判正式開始，2014年8月，主席訪韓，雙方確定了加快自貿區建立的意向，預計2015年，兩國將正式簽訂自由貿易的協定。從經濟區域一體化的角度看，自貿區建立后，兩國之間資本、技術的跨境流動會更加頻繁，原材料的往來也更加便利，這對于提升兩國整體的競爭力也有益處[4]。江蘇在過去的20多年中，與韓國的交流尤其經貿方面的合作也取得了長足的發展。2011年，韓國已經躍升為江蘇的第四大貿易伙伴和第一大進口來源國，在江蘇投資的韓資企業已經達到4500家。在中韓即將簽訂FTA的背景下，對于江蘇來說，機會與挑戰并存。

2中韓簽訂FTA后經濟效應

中韓如能正式簽訂自由貿易區協定（FTA），那么其作用不僅是在生產品的往來自由化，也包括其他領域如服務、技術、資本等；建立自由貿易區能明顯促進經濟的發展，產生的經濟效果分為靜態和動態效果，如表1。

4對發展江蘇與韓國的經貿交流及互補產業的啟示

41江蘇可與韓國擴大綠色及能源產業的合作

雙方可以構建綠色產業有關戰略、技術等合作機制，加大技術和商業創新力度，為中韓經濟合作的可持續發展及江蘇的產業升級注入新的動力；雙方可以開始或擴大綠色產品貿易，加強在第三國的能源市場的合作。[6]通過合作，保障傳統產業部門能源資源供應，保持經濟穩定增長，也能通過在可再生能源、新能源汽車、節能環保技術、智能電網等領域的合作，提高環境保護的能力，為能源資源領域的新技術獲得更多的市場機會；因此政府部門應該致力于為企業創造良好的合作環境、制定積極有效的促進政策；通過示范性項目的實施，將能源合作落到實處。[7]

如果將世界水準視成100分，韓國綠色產業的國際競爭力打分分別如下：風力68～79分、太陽能61～88分、氫燃料電池50分、煤炭燃氣化發電56分、智能電力網85分；韓國在電子、半導體產業能在太陽能電池、化學產業在太陽能材料領域；鋼鐵機械產業在風力發電的單一零件領域；造船重工業在海上風能、發電渦輪機、汽車產業燃料電池等領域有較強的優勢。[8]江蘇在綠色產業方面具有先天的優勢，擁有良好的太陽能及新能源產業，具有大型的石化能源產業，因此在構建綠色產業及能源產業合作方面可以走在全國其他省份的前列。

42加快發展服務貿易

服務業是未來產業發展趨勢，服務貿易業是中韓貿易的重要組成部分，韓國在金融、信息服務、醫療保健、旅游、電子商務、文化等產業的發展和促進出口方面有很多經驗值得借鑒的成功經驗，而中國服務市場容量大、發展快、蘊含巨大的發展潛力。江蘇是教育大省，文化強省，金融業發達，旅游資源豐富，中小企業發達，電子商務業正在興起，醫療保健市場有巨大的需求。

43不斷擴大投資合作

截至2013年年底，韓國對華投資比建交時擴大了440倍，目前韓國對江蘇省的投資的企業在中國所有省份中位居第一位，2012年6月，在江蘇投資的韓資企業已經達到4200家，實際投資90億美元。而中國對韓投資相對卻很少，只有10億美元。因此雙方合作的空間很大，尤其中國對韓投資方面。江蘇應該抓住雙方產業互補的優勢，大力引進韓國的投資發展現代農業、高新技術、先進制造、節能環保、新能源、現代服務業等領域，同時，雙方應大力支持工業園區的合作，大學和科研機構的合作，以市場為導向，以企業為主體，以項目為依托，促進科貿結合，加強成果轉化。

江蘇有條件的企業也可以赴韓國投資發展，尤其在中韓FTA背景下，江蘇的企業完全可以在太陽能產業、可再生能源產業、中藥生產、醫藥保健、蔬菜生產、河豚魚、泥鰍、海產品、水果、園藝產品、綠色植物、濟州島旅游開發、機械產品、消費電子、電池、服裝業、紡織業、酒店用品等產業，江蘇在以上的產業中都是具有很好的優勢，可以通過獨資、合資的方式進入韓國市場，做大做強。

44進一步密切雙多邊協作

多年來，中韓建立了經貿聯委會、投資合作委員會、財經界高層對話、民間經濟協議會等政府和民間交流機制，簽署了電子商務、勞務、產業、質檢等諒解備忘錄，合作編寫了《中韓經貿合作中長期發展戰略規劃報告》，為推動經貿合作發展發揮了積極的指導性作用。

5結論

本論文重點探討了中韓FTA背景下，江蘇的可為之處，探討了江蘇應該和韓國重點發展的產業及政府部門應該為此所做的各項工作。在本論文的結尾，本人還想強調的是，韓國既然已經與美國、澳大利亞、南美和歐盟多個國家和機構簽訂了FTA的協議，因此江蘇的企業完全可以通過中韓合作的形式，充分利用FTA帶來的產業優勢和貿易優勢，做大做強。

參考文獻：

[1]徐長文中韓FTA時代的經貿合作展望[J].區域合作，2012（11）.

[2]王剛，田泓2013年韓國首次超越日本成中國第一大進口來源國[EB/OL].環球網，http：//worldhuanqiucom/exclusive/2014-03/4871370html.

[3]陳青松中韓貿易額20年增長了50余倍[EB/OL].http：//techsouthcncom/t/2014-03/26/content_95981276htm.

[4]中韓FTA拓展合作潛力“敏感領域”需特殊對待[EB/OL].http：//intlcecn/sjjj/qy/201205/04/t20120504_23295039shtml.

[5]鄧瑩中韓產業競爭性和互補性研究[D].首都經濟貿易大學，2012

[6]張鑫森“中國夢”與中韓經貿合作的前景[EB/OL].http：//wwwfmprcgovcn/mfa_chn/dszlsjt_602260/t1028053shtml.

篇(7)

起售價3.5萬美元，一次充電可行駛344公里。這樣的電動汽車是普通消費者比較能夠接受的。

發展前景廣闊的電動汽車遲遲未能進入尋常百姓家，最大的制約，一方面是價格高高在上，一方面是電池續航能力不濟。

目前，人們都希望“終極電池”能夠解決電動汽車續航能力不濟的問題，從而促使電動汽車大幅降價。然而傳說中的“終極電池”還要多長時間才能面世？未來電動汽車到底能跑多遠？

充得慢、跑不遠

電動汽車慢充一次6到8個小時，還不一定能找到合適電源?？斐湟淮?，一個半小時，卻只能充滿80%。

充得慢、跑不遠，幾乎成為制約電動汽車發展的魔咒。

“我有電池焦慮癥?！奔易”本┦吧降耐鯊娬{侃道，“電動車出門沒多久，我就得算計著還能不能開回家，附近有沒有充電樁?！?/p>

他新買的電動車，充電樁上快充一個半小時后，續航里程可達160公里，與傳統汽油車相比還有差距。即使快充，有時也要在充電樁旁排隊等很長時間。

買了電動汽車，電池焦慮癥怎么解決？

人們首先想到的是增加充電設施。2015年10月，國家發改委、國家能源局、工信部和住建部聯合印發《電動汽車充電基礎設施發展指南（2015―2020）》，明確提出新增集中式充換電站超過1.2萬座，分散式充電樁超過480萬個，以滿足全國500萬輛電動汽車充電需求。

增加充電設施并不能解決電動汽車充電時間長的問題。電動汽車性能的改進，最終要依靠電池技術革命。只有電池續航能力增加了，電動汽車才能顯示出汽油車無法比擬的優勢來。

“電動汽車要跑得遠就需要電池有高能量密度，要充電快則需要高功率密度?！敝袊茖W院“長續航動力鋰電池”項目首席科學家李泓說，提高電池的能量密度對于電動汽車來說具有重大意義。

他舉國內一家企業的電動汽車所用鋰電池為例說：“現在（鋰電池）能量密度約180瓦時每公斤，續航里程約200公里。未來幾年內，產業界目標是提高到300至400瓦時每公斤，加上相應改進措施，（電池）續航里程就可達到470和628公里，可以和汽油車相比擬了?！?/p>

北汽福田乘用車設計院副院長陳小江預計，2018年左右，全球主要電動汽車廠商都會陸續推出400至500公里續航能力的電動車。屆時，電池性能指標會大幅提升，電動汽車價格將大幅下降。

德國奧迪汽車公司去年也宣布計劃于2018年量產它的第一臺純電動汽車，續航里程可達500公里。

2018年，或許值得期待。

跑得遠、充得快

據專家介紹，未來電池技術發展大抵經歷三個階段，首先是第三代鋰離子電池，之后是固態鋰電池，終極目標可能是固態鋰空氣電池。

在各類動力電池里，鋰電池始終是動力電池中的主角，按材料的不同可以分為磷酸鐵鋰、三元鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰等多種類型。對這些材料的不斷改進，可以不斷提升電池性能。陳小江說，與磷酸鐵鋰電池相比，三元鋰電池的性能具有較大提升空間。

目前比較引人關注的是鋰空氣電池，各國也在競相研究。鋰空氣電池被稱為“終極電池”，它以鋰金屬為負極，導電碳材料為正極，放電時從負極出發的鋰離子與空氣中的氧氣反應。從理論上計算，這種電池的能量密度是所有鋰電池之最。

2015年10月底，英國劍橋大學的劉韜等科學家在《科學》雜志上報告說，開發出的鋰空氣電池模型的能量密度達約3000瓦時每公斤，是現有高性能鋰電池的10倍多。這項成果也入選中國科學院、中國工程院兩院院士評選出的“2015年世界十大科技進展”。

陳小江說，鋰空氣電池技術一旦成熟，有可能改變人們對充電的概念。當電池電量不足時，人們只需要更換電極材料，不再需要充電，更不需要長時間等待。

這種技術到底離我們還有多遠？美國阿爾貢國家實驗室科學家陸俊說：“鋰空氣電池基礎研究進展很快，但鋰空氣電池還沒有到商業化的階段。我估計，它的商業化需要5到10年時間。”

也有企業在動力電池領域另辟蹊徑。日本豐田汽車公司研制出的新型汽車MIRAI在測試中跑得遠、充得快，它配備了新型燃料電池。這種電池以氫為燃料，加滿一罐氫只需3分鐘，續航里程可達650公里。由于氫的制備和加氫站建設難度大、成本高等問題，這一技術尚未普及。

“將來鋰空氣電池商業化了， 也不意味著其他電池技術就沒有市場?！眲㈨w對記者說，“到底哪種電池技術能夠在競爭中首先脫穎而出，我們拭目以待?！?/p>

機遇大、指導強

新能源汽車是新經濟在工業領域一個標志性行業。許多國家和企業都想占領產業制高點。德國計劃到2050年全面禁止生產汽油車和柴油車。豐田公司也表示將于2050年停止推出汽油車和柴油車。

中國不少汽車廠商也計劃到2025年將新能源汽車占比提升至80%?！白鲭妱榆嚕茸鰝鹘y燃油汽車的機遇要大?！备Ｌ锲囆履茉醇夹g中心系統開發部部長劉溧說。

各國對電動汽車尤其是動力電池的重視，決定著消費者的直接體驗以及各國如何占領產業制高點。在中國，電池焦慮癥、開電動車不敢遠行等問題，受到了政府、科研界、企業前所未有的重視。

中國政府制定的《中國制造2025》規劃中，有多處與電池有關的內容，對電動車動力電池系統、全新材料體系電池技術等方面都提出了具體指標要求。國家還對新能源汽車產業進行指導和扶持，極大促進了新能源汽車的普及以及電池的研發。

2016年2月24日總理主持的國務院常務會議，也確定進一步支持新能源汽車產業的措施。在會議提出的5項措施里，第一項就是加快實現動力電池革命性突破：“推動大中小企業、高校、科研院所等組建協同攻關、開放共享的動力電池創新平臺，在關鍵材料、電池系統等共性、基礎技術研發上集中發力。”

在電池革命這場世界性角逐中，中國的科研人員有沖到世界前沿的決心?！拔覀兿Ｍ麪幰豢跉?，用中國的材料和中國的裝備，做出高水平的電池來。”李泓說，中科院啟動了戰略先導專項，研究如何將鋰空氣電池中的電解質從液態換為固態，從而獲得更為高效和安全的“終極電池”。

在未來的新能源革命中，電池將是重要的助推力。“中國在這方面處于很有利的位置，將來可能做到領先?！崩钽f。

據李泓介紹，從基礎研究到產業鏈，中國正呈現出全方位發力的態勢：國際公認的SCI數據庫收錄的鋰電池領域的論文中，中國論文數量占全球總數47%，以絕對優勢高居第一；中國擁有全產業鏈，即在鋰電池產業里幾乎沒有一個材料需要依賴進口。而一些企業已經掌握了世界領先的高能量密度鋰離子電池技術，并為國內外廠商生產電池。

在電池領域，企業的積極性也很重要?！拔覀兊碾姵匮邪l團隊有1000多人，我們在研發幾乎所有的電池技術?！北葋喌瞎煞萦邢薰究偛猛鮽鞲Ｕf。