燃料电池技术论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇燃料电池技术论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：质子交换膜燃料电池；双极板；电极；催化剂

1质子交换膜燃料电池的结构及原理

按照电解质的不同可将燃料电池分为磷酸燃料电池、碱性燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池及质子交换膜燃料电池（PEMFC）等五类。PEMFC单电池由质子交换膜、气体扩散电极、双极板等构成，图1是其结构与工作原理示意图。

PEMFC的基本工作过程如下：

（1）氢气通过双极板上的导气通道到达电池的阳极，氢分子在催化剂的作用下解离形成氢离子和电子；

（2）氢离子以水合质子H+（xH2O）的形式通过电解质膜到达阴极，电子在阳极侧积累；

（3）氧气通过双极板到达阴极后，氧分子在催化剂的作用下变成氧离子，阴、阳极间形成一个电势差；

（4）阳极和阴极通过外电路连接起来，在阳极积聚的电子就会通过外电路到达阴极，形成电流，对负载做功。同时，在阴极侧反应生成水；

（5）只要持续不断地提供反应气体，PEMFC就可以连续工作，对外提供电能。

2质子交换膜燃料电池的特点

（1）高效率。PEMFC以电化学方式进行能量转换，不存在燃烧过程，不受卡诺循环限制，其理论热效率可达85-90%，目前的实际效率大约是内燃机的两倍。传统动力源为了提高效率必须将负荷限制在很小范围内，而PEMFC几乎在全部负荷范围内均有很高效率。

（2）模块化。PEMFC在结构上具有模块化的特点，可根据不同动力需求组合安装，采用“搭积木”式的设计方法简化了不同规模电堆的设计制造过程。

（3）高可靠性。由于PEMFC电堆采用模块化的设计方法，结构简单，易于维护。一旦某个单电池发生故障，可自动采取适当屏蔽措施，只会使系统输出功率略有下降，而不会导致整个动力系统的瘫痪。

（4）燃料多样性。PEMFC动力系统既可以纯氢为燃料，也可以重整气为燃料。氢气的来源可以是电解水的产物，也可以是对汽油、柴油、二甲醚等化石类燃料重整的产物。氢气的存储方式可以是高压气罐、液氢、金属氢化物等。

（5）环境友好。当采用纯氢为燃料时，PEMFC的唯一产物是水，可以做到零排放。以重整气为燃料时，相对于内燃机而言，排放也极大降低。此外，PEMFC噪声水平也很低，各结构部件均可回收利用。3研究现状

3.1关键部件

电解质膜、双极板、催化剂及气体扩散电极是质子交换膜燃料电池的四大关键部件。

电解质膜是PEMFC的核心部件，它直接影响燃料电池的性能与寿命。1962年美国杜邦公司研制成功全氟磺酸型质子交换膜，1966年开始用于燃料电池，其商业型号为Nafion，至今仍广泛使用。但由于Nafion膜成本较高，各国科学家正在研究部分氟化或非氟质子交换膜。

双极板在PEMFC中起着支撑、集流、分割氧化剂与还原剂并引导气体在电池内电极表面流动的作用，目前广泛采用的是以石墨为材料，在其上加工出引导气体流动的流场，基本流场形式有蛇形、平行、交指及网格状等。

铂基催化剂是目前性能最好的电极催化剂，为提高利用率，铂以纳米级颗粒形式高分散地担载到导电、抗腐蚀的担体上，目前广泛采用的担体为乙炔炭黑，比表面积约为250m2/g，平均粒径为30nm。

PEMFC的气体扩散电极由两层构成，一层为起支撑作用的扩散层，另一层为电化学反应进行的场所催化层。扩散层一般选用炭材如石墨化炭纸或炭布制备，应具备高孔隙率和适宜的孔分布，不产生腐蚀或降解。根据制备工艺和厚度不同，催化层分为厚层憎水、薄层亲水及超薄三种类型。

3.2测控系统

PEMFC的工作性能受多种因素（温度、压力等）的影响，为确保PEMFC正常运行，提高其可靠性和有效性，就必须监测各个影响因素。即运用有效的措施来连续监测PEMFC运行的关键或重要状态，并对收集到的信息进行必要的分析和处理，以便做到故障预测和及时诊断，为PEMFC管理系统提供依据。目前，进行PEMFC测试系统相关方面研究的公司和机构众多，但仍没有制定出有关PEMFC测试的国际标准和相应的标准测试设备，不过已有实用的测试系统投入使用。加拿大Hydrogenics公司的燃料电池测试站（FCATS）、美国Arbin公司的集成燃料电池测试系统（FCTS）是其中的突出代表。

4质子交换膜燃料电池的应用

质子交换膜燃料电池是目前各种燃料电池中实用程度较高的一类。其优越性不仅限于能量转换效率高、工作温度低，还体现在其可在较大的电流密度下工作，适宜于较频繁启动的场合。因此世界各大汽车生产厂商一致看好其在汽车工业中的应用前景，PEMFC已成为现今燃料电池汽车动力的主要发展方向。目前，通用、丰田等世界上知名的汽车公司，都在积极开发以PEMFC系统为动力源的PEMFC电动车，曾先后推出各种类型的样车，并进行PEMFC电动车队的示范运行。PEMFC电动车以其优异的性能和环境污染很少等突出特点引起了人们的普遍关注，甚至被认为将是21世纪内燃机汽车最为有力的竞争者。

此外，在航空航天特别是无人飞行器领域，以及家庭电源、分散电站、移动电子设备电源、水下机器人及潜艇不依赖空气推进电源等方面也有广泛应用前景。

5质子交换膜燃料电池的发展趋势

在关键部件方面，围绕电解质膜、催化剂及双极板的研究方兴未艾。全氟型磺酸膜价格昂贵，开发非全氟的廉价质子交换膜是今后的研究方向。近年来，新型质子交换膜的的研究热点是开发能够在100℃以上使用的高温电解质膜。在催化剂方面，研制高性能抗CO中毒电极催化剂是最紧迫的任务，此外，还要寻找非贵金属氮化物或碳化物作为现有铂催化剂的替代。目前广泛使用的石墨板具有较好的耐腐蚀能力和较高的热导率，但成本较高，加工难度大，强度、电导率和可回收性均不如金属板。金属板目前急需解决的问题是表面处理，以提高其耐腐蚀能力。复合材料双极板则结合了纯石墨板和金属板的优点，具有耐腐蚀、体积小、质量轻、强度大及工艺性良好等特点，是未来发展的趋势。

在电堆方面，今后的研究重点将是使电堆中的电池单元的性能接近于单电池的性能，这就需要对电堆的结构进行优化，保证电堆中每一片电池单元的整个活性面积处于一致的操作环境，并优化水、热管理，改善电流密度分布的均匀性。

参考文献

篇(2)

【论文摘要】:电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为电力技术的重点领域。

“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，这个论断已经逐渐成为人们的共识。研究表明，为了实现可持续发展，应尽可能把一次能源转换为电能使用，提高电力在终端能源中的比例。因为，在保证相同的能源服务水平的前提下,使用电力这种优质能源最清洁、方便，易于控制、效率最高。如果能将大量分散燃用的化石燃料都高效洁净地转换为电力使用，人们赖以生存的环境和生活质量就会大大改善。因此，电能高效洁净地生产、传输、储存、分配和使用的技术将成为电力技术的重点领域。以下将对若干电力前沿技术的现状和未来发展前景进行简单评述。

1.分布式电源

当今的分布式电源主要是指用液体或气体燃料的内燃机(IC)、微型燃气轮机（Microtur_bines）和各种工程用的燃料电池（FuelCell）。因其具有良好的环保性能，分布式电源与“小机组”已不是同一概念。

1.1微型燃气轮机

微型燃气轮机（MicroTurbine）,是功率为几千瓦至几十千瓦，转速为96000r/min，以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机，工作温度500℃，其发电效率可达30%。目前国外已进入示范阶段。其技术关键是高速轴承、高温材料、部件加工等。可见，电工技术的突破常常取决于材料科学的进步。

1.2燃料电池

燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电能的装置。它是一种很有发展前途的洁净和高效的发电方式，被称为21世纪的分布式电源。

1.2.1燃料电池的工作原理

燃料电池的工作原理颇似电解水的逆过程。氢基燃料送入燃料电池的阳极(电源的负极)转变为氢离子，空气中的氧气送入燃料电池的阴极(电源的正极)，负氧离子通过2极间离子导电的电解质到达阳极与氢离子结合成水，外电路则形成电流。

通常，完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与控制及仪表系统组成。其中，电池堆是核心。低温燃料电池还应配备燃料改质器（又称为燃料重整器）。高温燃料电池具有内重整功能，无须配备重整器。磷酸型燃料电池（PAFC）是目前技术成熟、已商业化的燃料电池。现在已能生产大容量加压型11MW的设备及便携式250kW等各种设备。第2代燃料电池的溶融碳酸盐电池（MCFC），工作在高温（600～700℃）下，重整反应可以在内部进行，可用于规模发电，现在正在进行兆瓦级的验证试验。固体电解质燃料电池（SOFC）被称为第3代燃料电池。由于电解质是氧化锆等固体电解质，未来可用于煤基燃料发电。质子交换膜燃料电池是最有希望的电动车电源。

1.2.2性能和特点

燃料电池有以下优点：（1）有很高的效率，以氢为燃料的燃料电池，理论发电效率可达100%。熔融碳酸盐燃料电池，实际效率可达58.4%。通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料电池的综合热效率可望达到80%以上。燃料电池发电效率与规模基本无关，小型设备也能得到高效率。（2）处于热备用状态，燃料电池跟随负荷变化的能力非常强，可以在1s内跟随50%的负荷变化。(3)噪音低；可以实现实际上的零排放；省水。（4）安装周期短，安装位置灵活，可省去新建输配电系统

目前燃料电池大规模应用的障碍是造价高，在经济性上要与常规发电方式竞争尚需时日。

1.2.3技术关键和研究课题

燃料电池的技术关键涉及电池性能、寿命、大型化、价格等与商业化有关的项目，主要涉及新的电解质材料和催化剂。熔融碳酸盐电池（MCFC）在高温条件下液体电解质的损失和腐蚀渗漏降低了电池的寿命，使MCFC的大型化及实用化受到限制。需要解决电池构成材料的腐蚀；电极细孔构造变化使电池性能下降等问题。固体氧化物燃料电池（SOFC）使用固体电解质且工作温度很高,对构成材料及其加工有特殊要求。为了得到高温下化学性稳定和致密性（不通过气体）的电解质，在氧化锆中加入Y2O3生成钇稳定氧化锆。为了降低工作温度，应尽可能减少电解质薄膜厚度。通常采用熔射法、烧结法和电化学蒸发涂层法制备电解质薄膜。实用的电解质膜的厚度为0.03～0.05mm。比较先进的已达到0.01mm。这样薄的电解质陶瓷材料除应当有足够的机械强度外，必须具有高度的气体致密性，否则将丧失燃料电池的性能。燃料极使用镍锆等耐热金属陶瓷，镍还用作燃料重整的催化剂，空气极在运行中处在高温氧化中，难以使用一般金属。铂的稳定性好，但费用昂贵，需要寻找替代材料，可用电子导电陶瓷。为了降低工作温度，另外一个重要的研究方向是寻找低温的质子导电的电解质。工作温度倘若能降低到700℃以下，SOFC的造价就可以大幅度降低。2.大功率电力电子技术的应用硅片引起的“第

2.1大功率电力电子器件的重大进展

电力电子学（PowerElectronics）的应用已经有多年的历史。电力电子学器件用于电力拖动、变频调速、大功率换流已经是比较成熟的技术。大功率电子器件（HighPowerElectronics）的快速发展也引起了电力系统的重大变革，通常称为硅片引起的第。

近年来，大功率电子器件已经广泛应用于电力的一次系统。可控硅（晶闸管）用于高压直流输电已经有很长的历史。大功率电子器件应用于灵活的交流输电（FACTS）、定质电力技术（CustomPower）以及新一代直流输电技术则是近10年的事。新的大功率电力电子器件的研究开发和应用，将成为电力研究前沿。

2.2灵活交流输电技术(FACTS)

灵活交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合以实现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。

传统的调节电力潮流的措施，如机械控制的移相器、带负荷调变压器抽头、开关投切电容和电感、固定串联补偿装置等，只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速灵活连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了灵活交流输电这项新技术的发展和应用。

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参考文献：

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关键词：微网；燃料电池；管理模型

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.065

0 引言

能源是人类生存及发展基础。人类对能源的需求大幅增长，现如今能源危机威胁着人类的经济发展，大量煤电、火电等能源的使用产生大量的二氧化碳，导致温室效应，人类的生存环境受到威胁，纷纷转向可持续发展能源战略规划，开发利用分布式发电能源。新能源发电接入传统电力系统并达到规模应用，对于缓解能源紧张和抑制环境污染必将产生积极的意义。分布式电源指的是利用可再生能源独立发电的小型发电系统，包括风能、太阳能、小水电和燃气轮机等。光伏发电具有间歇性和不稳定性（季节性、时段性、瞬时突变性）特点，该特点会对大电网造成冲击。文献[1]风光互补发电系统在并网和独立运行下的能量供需平衡的检测和对电网的影响，蓄电池的充放电管理和市电、负载的控制要求。

1 微网的运行策略

微网的运行具有不稳定性，其不同于传统电网发电单元，微网能提高电网的供电可靠性、降低线路网损和环境污染，是配电网的有益补充[2]。

微网既可以孤岛运行，也可以与外部电网并网运行，微网在与电网并网运行，能量双向运行，其在不用的运行模式下需要采用不同的能量控制策略。

在离网运行中，当光伏微网的发电量大于负荷的需求，采用先给储能单元充电的等方式，储能的电量达到设定的需求，则根据时时电价将发电成本高的发电设备停止，保证光伏电网内部的正常运行。

当微网的时时发电量小于负荷的需求时，储能设备的高于设定值，则采用储能单元先放电，当储能单元低于设定值，启动报价高的分布式电源进行时时的供电。

当微网的发电量与负荷需求持平时，储能单元低于设定值，优先保证给储能单元充电。如果高于设定值，则根据电网报价，关闭运行成本高的发电设备。

2 微网能量管理模型

2.1 光伏电池能量管理模型

光伏电池的输出功率收到太阳照度，温度、太阳能电池板的倾斜度等问题的决定，在不同的情况下输出的功率也不相同，经过经验的总结，得到太阳能电池板的输出功率由如下公式表达[3]：

3 结论

与传统的大容量火力发电相比，微网与配电网之间存在能量的双向流动，本文主要分析了微网能量管理的基本原理和策略，从微网的可靠性和经济性考虑分布式电源的能量管理。能量平衡控制的基本原理及并网和独立运行模式下能量管理的基本策略。根据发电单元和储能单元的稳态特性，建立了发电单元和储能单元的能量管理模型。

参考文献：

[1]昝宝亮.风光互补发电系统的MPPT控制及能量管理研究[J].电子科技大学硕士论文，3-5.

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全国政协常委、清华大学学术委员会副主任，中国电动汽车百人会执行副理事长。

长期从事节能与新能源汽车研究，多次获国家及国际技术成果与成就奖。先后担任“十一五”863《节能与新能源汽车》重大项目和“十二五”《电动汽车》重点科技专项总体专家组组长，申美《电动汽车》合作研究联盟申方首席科学家。

2016年是“十二五”电动汽车重点专项的结束年，也是“十三五”国家《新能源汽车》重点专项的启动年，目前第一批项目已经正式启动，第二批项目指南已经发出。2016年还了节能新能源汽车技术路线图，对“十四五”、“十五五”都进行了展望。我分三个时间尺度，从三个方面来谈。

一、过去五年来新能源汽车“纯电驱动”技术路线与技术进展

2016年从国内来看，是电动汽车的技术质量提升年，电动汽车行业的发展特征是技术质量提升、政策结构调整、产业理性增长。

从全球范围看，2016年是纯电驱动技术转型的标志年。理由有三点：第一，2015年，中国新能源汽车在全球占比第一，N量超过全球50%以上，在国际上引起了强烈反响，无论是政府还是厂家，都感受到了来自中国率先发力的挑战。第二，更值得注意的是，2016年国际上各大汽车厂商的技术转型。如德国大众，2016年朝纯电驱动转型非常激进，日本丰田年底也在调整技术路线，加强了对纯电驱动的转型。第三，从学术和技术的层面来看，电动汽车锂离子动力电池的技术进步超出预期。众所周知，锂离子电池发明至今只有2。年，锂离子动力电池在电动车上的真正使用还不到10年，2007年第一次在日产凌风上开始使用。可见动力电池的进步非常迅猛。2016年以来，大家可能常会有各种各样关于锂离子电池进步的消息，尽管其中有炒作存在，但实际发展中也不乏技术发展的因素。有的论文里面提到了部分技术，但容易被说成是产品，实际上从理论到产品的距离还是比较远的。在部分报道中的确有夸大的成分，但是同时也要看到，其中的技术潜力确实很大。

以前主流的观点认为，纯电动车跟其他类型电动汽车相比，从性价比来看，其优势主要体现在100到150公里的里程范围，现在随着锂离子电池技术进步，大概提高了一倍，即在300公里的范围内，仍然在性价比方面有着优势的。如果不讲性价比，光靠增加电池，当然可以有更大的里程范围，对于乘用车而言，其主要的限制在于车辆的容积。从技术上来看，在单位重量、单位体积下储存的能量越来越多，成本越来越低，这才能体现出电动汽车的水平和技术。如果只考虑电动汽车的行驶里程，不考虑电池的比能量、车辆的价格等限定条件，是没有技术进步意义的。

纯电驱动技术路线的确立背景在2009年开始提出，正式于2012年，中间经历了比较长的时间，也经过高层很多探讨，最后确定重点发展纯电驱动的电动汽车，包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池电动汽车。2012年3月，科技部“十二五”《电动汽车科技发展规划》正式提出确立“纯电驱动”技术转型战略，《节能与新能源汽车产业发展规划2012-2020》中再次确认了这一战略。纯电驱动真正实现产业化是2014年，当年真正形成了新能源汽车产业化元年，到2015年，新能源汽车的发展实现了爆发式增长，也是电动汽车的比较粗放式的发展年，2016年电动汽车的发展逐步趋于理性，总体来看，走到今天，我国电动汽车的发展在国际上取得了一定位置。

纯电驱动的战略目标是通过纯电动的率先产业化带动各种类型电动汽车的全面发展。对于混合动力来说，传统的汽车强国、汽车大公司比我们更具优势，丰田的路线就是先做混合动力，再做插电混合和燃料电池。而我国是从纯电动开始发展，从车厂的角度来看，混合动力的技术难度更大。我国率先发展纯电驱动，带动电池产业的发展达到了世界前列，电池产业规模达到世界第一，总体水平位列国际前三，在产业链的完整度上也是处于世界第一的水平，我国的动力电池产业链，尤其是电池材料，如正负极材料，在国际市场上的占有率也是第一。《焦点访谈》曾提到企业贝特瑞，其负极材料技术水平和市场占有率，都已经走在世界前列。在此基础上，我们以纯电动力系统（电池、电机、电控）为基础平台，再发展混合动力和燃料电池就比较顺利。目前我国从纯电往插电方向的发展，取得了比较好的进展，比亚迪秦、唐，上汽荣威550，以及马上出来的广汽G-MC串并联的混合动力，无论是发动机方面，还是混合动力装置上，都取得了突破。与此同时，燃料电池与动力电池深度混合的燃料电池汽车也取得了较好的进展，下一步也会出现具有国际竞争力的常规深度混合动力。这是一个渐进的发展过程，这种发展方式就避免了电动汽车产业发展初期跟国外厂家在传统车尤其在发动机以及发动机机电耦合装置等方面的直接竞争。发动机和变速器是我国汽车产业的弱项，有效的回避弱项竞争，有利于我国电动汽车产业的发展，有利于实现到2020年之后，我国企业与国外企业能够全方位齐头并进、同步竞争。

目前，我国自主品牌的燃油轿车发展速度也非常快，已经快要占据半壁江山，大家对自主品牌的看法也发生了改变，我国自主品牌的轿车与其他品牌的汽车如德系、日系等，在市场占有率上已经拉开一定差距。综合考虑以上情况，再经过五年左右，我国自主品牌节能与新能源汽车将会上一个大的台阶。

现阶段，我国电动汽车的发展也存在一系列挑战与问题，例如在充电基础设施目前仍然和整车的进度不相匹配。主要体现在几个方面：

一是新旧国标的转换进展缓慢。上届百人会年会专门提到过。新国标在2015年底，但是这一年进展不大，根据企业的测试，新国标的车型充电遇到很大困难。近期国家能源局文件，要求从2017年1月1日起，新车必须按照新国标执行，截止到年底，旧的标准必须要更新。

二是互联互通方面。目前现有的充电服务平台较多，不同平台之间交换信息还比较困难。

三是充电安全问题，包括功能安全、信息安全、设备安全等。安全是电动汽车百人会2016年的核心议题。目前在电池安全方面，已经取得了较大进展，但是充电安全方面，由于涉及的问题太多，包括设备、消防、信息等多个方面。包括最近发生的关于国网的APP信息安全方面的问题，也暴露出充电方面存在的一些问题。

四是公共充电基础设施布局不合理。主要体现在两个方面，一是需要充电的车找不到地方充，二是已有的充电设施利用率还不高。据统计，某厂家在北京的充电设施，有接近一半不能用，不是设备存在问题、就是不对外服务。

五是现有电动车对充电技术要求越来越高，快充的相关设施已无法跟上其发展，如比亚迪的交流快充，直接用电机的逆变器做交流电充，但是交流充电桩的电缆线不行，到了极限很容易发热。除此之外，还有充储一体化，不仅可以充电，还可以往电网回馈电，这种形式现有的充电设施也难以适应。

二、今后五年新能源汽车电动化、轻量化与智能化发展目标

“十三五”的技术战略是纯电驱动技术升级战略，具体是“三化”：电动化、轻量化、智能化。2016年智能化是热议话题。目前国家没有设置智能汽车专项，智能化放在“十三五”《新能源汽车》重点专项中，将以前的电控变成了智能化。轻量化也是今后的发展重点。在电动汽车发展初期，考虑到市场因素，其研发重点主要在于动力系统的改变，对于整车方面着力不多。下一步将从整车的角度强调轻量化和智能化。这两方面工作虽然开始时间还不长，但也取得了一些进展，例如，12米的大客车，以前一般是在12、13吨，现在最轻的可以做到8.7吨。

电动化方面，今后五年的目标是进一步让全新正向开发的电动汽车，尤其是纯电动汽车具备商业竞争力。政策角度上，随着补贴的逐渐退坡，未来将实行新能源积分制度；在技术角度，未来将要以有商业竞争力为开发目标。所谓的商业竞争力，就是家用主流A级轿车，在性能价格比上与燃油车竞争。目前全世界都在朝这个方向努力，如特斯拉Mode13、通用Bolt，其发展目标都是续驶里程达到350公里左右的具有性价比的电动轿车。要满足这个要求，电池必须降低重量、降低体积，降低成本，因此电池的比能量必须大幅提高，达到300-350瓦时每公斤，这是下一步攻关的目标。从而实现消费者能够按照性价比来买车，而不是补贴。

目前我国电池成本每年大约能够下降百分之十几到二十，五年前约是5.5块钱到6块钱，2015年平均价格在2.5元左右，2016年估计在2.2块钱左右，考虑到大量的电动汽车是大客车，其电池价格相对会比较高一些。现在国内开发中的电动轿车，最低的系统成本是在1.3元每瓦时，单体成本在一块钱左右。美国通用Bolt电动汽车，单体成本为150美元一个千瓦时。对于我国来说，1.3元每瓦时的电池系统成本目前在行业内无法普遍做到，但是按照现在2.2块钱，逐年减少10%到20%，到2020年1.3块钱是系统价格非常普遍的，加上循环再利用做到1块钱以内希望很大，也就是说，一千瓦时电池一千块钱人民币之内，是可以做到的。

对于A级轿车来说，现在一百公里约耗电约15度，2020年的目标希望在12度电以内，接近10度电一百公里。要实现这个目标，就需要通过整车的轻量化和整个驱动系统和充电的效率优化来降低电耗。目前电耗的降低空间还很大。如果能够实现上述目标，一百公里的成本约在一万块钱，如果电池能达到300公里就是三万块钱，考虑到使用周期内省电和维修省钱，将具有商业竞争力。这是电动化下一步最大的目标。

电池要突破，首先电池材料要突破。目前我国企业贝特瑞生产的面向300瓦时每公斤电池的硅碳负极材料，已经应用到日本松下的电池上，并配套特斯拉电动汽车。我们精进电动的12000转的高比功率高速电机已经批量出口到美国克莱斯勒，装在它的插电式混合动力车上，最近还获得了美国的一个产品大奖。

三、电动汽车长期发展技术路线图展望

从2015-2030的中长期尺度来看，从“十三五”的“三化”，即电动化、轻量化、智能化，要扩大到“六化”，主要体现在以下几个方面：

第一化，电动化跟能源低碳化结合。电动化如果不跟能源低碳化结合的话，电动车可能无法做到很低碳。低碳的关键在于电的来源要朝可再生能源发展，现在有智能电网规划、能源互联网规划和氢能发展规划。所以我们电动化这一块跟能源结合得很紧密，往能源纵向整合，电动化跟能源低碳化相结合。

在结合的过程中，将会有更先进的电池出现。石墨烯是2016年电池方面的热点，到目前为止，还没有真正意义的石墨烯电池，但是相关的研究很多，最令国人振奋的是最近华为的电池技术突破。华为的电池有三个技术。第一个技术是防止电解液热分解的添加剂技术，第二个技术是提高正极材料的热稳定技术，第三个技术是用石墨烯来提高电池的散热能力。华为利用了石墨烯的高导热性用于电池的迅速散热。高温衰减是电池衰减的重要原因，华为的这三个技术都是围绕热来做的，能让电池使用温度提高10度，电池寿命大幅提高。对于目前的动力电池来说，石墨烯起到的作用像味精一样，是做添加的，而不是主体材料。技术是无止境的，现在学术领域都在探讨石墨烯的应用，将来会出现什么突破，现在无法断言，目前只对现有的技术做一个评估。

电动化和能源低碳化的结合在充电方面也需要进行变革。电动化和低碳化的结合将实现能源的双向流动，充电不仅仅是充电，电能既可以从电网到电动车，也可以从电动车到电网中。这就要求在充电技术上进行突破，这也是百人会要探讨的，充电技术的路线图该怎么定。

第二个，轻量化和制造的生态化结合。轻量化不仅仅是把东西做轻，其注重的是电动汽车乃至整个汽车工业制造角度的大变革。这和工信部推进的工业4.0智能制造专项紧密相关。将来的销售模式是网上个性化定制、网上下订单。在制造方面，增材制造3D打印会发挥重要作用，如果用了碳纤维之后，以前几大工艺都要变革，材料需要再循环，这些都是下一步需要发展的，现在在这方面还仅仅是起步，而且重度还不够。

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[关键词]FTA；自由贸易区；产业互补；绿色产业；服务贸易

[中图分类号]F7527[文献标识码]A[文章编号]1005-6432（2014）46-0055-02

1背景介绍

中韩自建交以来，经贸规模增长了50余倍，在我国整体外贸中所占比例为66%[1]。2013年，双边贸易额274248亿美元，2013年，韩国首次超越日本成为中国第一大进口来源国。[2]韩对华投资方面，截至2013年12月底，韩累计对华投资项目数56224个，实际投资金额5595亿美元[3]。随着两国经贸合作的加强，中韩两国对签订自由贸易协定的期望越来越高，2012年5月2日，中韩自由贸易协定谈判正式开始，2014年8月，主席访韩，双方确定了加快自贸区建立的意向，预计2015年，两国将正式签订自由贸易的协定。从经济区域一体化的角度看，自贸区建立后，两国之间资本、技术的跨境流动会更加频繁，原材料的往来也更加便利，这对于提升两国整体的竞争力也有益处[4]。江苏在过去的20多年中，与韩国的交流尤其经贸方面的合作也取得了长足的发展。2011年，韩国已经跃升为江苏的第四大贸易伙伴和第一大进口来源国，在江苏投资的韩资企业已经达到4500家。在中韩即将签订FTA的背景下，对于江苏来说，机会与挑战并存。

2中韩签订FTA后经济效应

中韩如能正式签订自由贸易区协定（FTA），那么其作用不仅是在生产品的往来自由化，也包括其他领域如服务、技术、资本等；建立自由贸易区能明显促进经济的发展，产生的经济效果分为静态和动态效果，如表1。

4对发展江苏与韩国的经贸交流及互补产业的启示

41江苏可与韩国扩大绿色及能源产业的合作

双方可以构建绿色产业有关战略、技术等合作机制，加大技术和商业创新力度，为中韩经济合作的可持续发展及江苏的产业升级注入新的动力；双方可以开始或扩大绿色产品贸易，加强在第三国的能源市场的合作。[6]通过合作，保障传统产业部门能源资源供应，保持经济稳定增长，也能通过在可再生能源、新能源汽车、节能环保技术、智能电网等领域的合作，提高环境保护的能力，为能源资源领域的新技术获得更多的市场机会；因此政府部门应该致力于为企业创造良好的合作环境、制定积极有效的促进政策；通过示范性项目的实施，将能源合作落到实处。[7]

如果将世界水准视成100分，韩国绿色产业的国际竞争力打分分别如下：风力68～79分、太阳能61～88分、氢燃料电池50分、煤炭燃气化发电56分、智能电力网85分；韩国在电子、半导体产业能在太阳能电池、化学产业在太阳能材料领域；钢铁机械产业在风力发电的单一零件领域；造船重工业在海上风能、发电涡轮机、汽车产业燃料电池等领域有较强的优势。[8]江苏在绿色产业方面具有先天的优势，拥有良好的太阳能及新能源产业，具有大型的石化能源产业，因此在构建绿色产业及能源产业合作方面可以走在全国其他省份的前列。

42加快发展服务贸易

服务业是未来产业发展趋势，服务贸易业是中韩贸易的重要组成部分，韩国在金融、信息服务、医疗保健、旅游、电子商务、文化等产业的发展和促进出口方面有很多经验值得借鉴的成功经验，而中国服务市场容量大、发展快、蕴含巨大的发展潜力。江苏是教育大省，文化强省，金融业发达，旅游资源丰富，中小企业发达，电子商务业正在兴起，医疗保健市场有巨大的需求。

43不断扩大投资合作

截至2013年年底，韩国对华投资比建交时扩大了440倍，目前韩国对江苏省的投资的企业在中国所有省份中位居第一位，2012年6月，在江苏投资的韩资企业已经达到4200家，实际投资90亿美元。而中国对韩投资相对却很少，只有10亿美元。因此双方合作的空间很大，尤其中国对韩投资方面。江苏应该抓住双方产业互补的优势，大力引进韩国的投资发展现代农业、高新技术、先进制造、节能环保、新能源、现代服务业等领域，同时，双方应大力支持工业园区的合作，大学和科研机构的合作，以市场为导向，以企业为主体，以项目为依托，促进科贸结合，加强成果转化。

江苏有条件的企业也可以赴韩国投资发展，尤其在中韩FTA背景下，江苏的企业完全可以在太阳能产业、可再生能源产业、中药生产、医药保健、蔬菜生产、河豚鱼、泥鳅、海产品、水果、园艺产品、绿色植物、济州岛旅游开发、机械产品、消费电子、电池、服装业、纺织业、酒店用品等产业，江苏在以上的产业中都是具有很好的优势，可以通过独资、合资的方式进入韩国市场，做大做强。

44进一步密切双多边协作

多年来，中韩建立了经贸联委会、投资合作委员会、财经界高层对话、民间经济协议会等政府和民间交流机制，签署了电子商务、劳务、产业、质检等谅解备忘录，合作编写了《中韩经贸合作中长期发展战略规划报告》，为推动经贸合作发展发挥了积极的指导性作用。

5结论

本论文重点探讨了中韩FTA背景下，江苏的可为之处，探讨了江苏应该和韩国重点发展的产业及政府部门应该为此所做的各项工作。在本论文的结尾，本人还想强调的是，韩国既然已经与美国、澳大利亚、南美和欧盟多个国家和机构签订了FTA的协议，因此江苏的企业完全可以通过中韩合作的形式，充分利用FTA带来的产业优势和贸易优势，做大做强。

参考文献：

[1]徐长文中韩FTA时代的经贸合作展望[J].区域合作，2012（11）.

[2]王刚，田泓2013年韩国首次超越日本成中国第一大进口来源国[EB/OL].环球网，http：//worldhuanqiucom/exclusive/2014-03/4871370html.

[3]陈青松中韩贸易额20年增长了50余倍[EB/OL].http：//techsouthcncom/t/2014-03/26/content_95981276htm.

[4]中韩FTA拓展合作潜力“敏感领域”需特殊对待[EB/OL].http：//intlcecn/sjjj/qy/201205/04/t20120504_23295039shtml.

[5]邓莹中韩产业竞争性和互补性研究[D].首都经济贸易大学，2012

[6]张鑫森“中国梦”与中韩经贸合作的前景[EB/OL].http：//wwwfmprcgovcn/mfa_chn/dszlsjt_602260/t1028053shtml.

篇(7)

起售价3.5万美元，一次充电可行驶344公里。这样的电动汽车是普通消费者比较能够接受的。

发展前景广阔的电动汽车迟迟未能进入寻常百姓家，最大的制约，一方面是价格高高在上，一方面是电池续航能力不济。

目前，人们都希望“终极电池”能够解决电动汽车续航能力不济的问题，从而促使电动汽车大幅降价。然而传说中的“终极电池”还要多长时间才能面世？未来电动汽车到底能跑多远？

充得慢、跑不远

电动汽车慢充一次6到8个小时，还不一定能找到合适电源。快充一次，一个半小时，却只能充满80%。

充得慢、跑不远，几乎成为制约电动汽车发展的魔咒。

“我有电池焦虑症。”家住北京石景山的王强调侃道，“电动车出门没多久，我就得算计着还能不能开回家，附近有没有充电桩。”

他新买的电动车，充电桩上快充一个半小时后，续航里程可达160公里，与传统汽油车相比还有差距。即使快充，有时也要在充电桩旁排队等很长时间。

买了电动汽车，电池焦虑症怎么解决？

人们首先想到的是增加充电设施。2015年10月，国家发改委、国家能源局、工信部和住建部联合印发《电动汽车充电基础设施发展指南（2015―2020）》，明确提出新增集中式充换电站超过1.2万座，分散式充电桩超过480万个，以满足全国500万辆电动汽车充电需求。

增加充电设施并不能解决电动汽车充电时间长的问题。电动汽车性能的改进，最终要依靠电池技术革命。只有电池续航能力增加了，电动汽车才能显示出汽油车无法比拟的优势来。

“电动汽车要跑得远就需要电池有高能量密度，要充电快则需要高功率密度。”中国科学院“长续航动力锂电池”项目首席科学家李泓说，提高电池的能量密度对于电动汽车来说具有重大意义。

他举国内一家企业的电动汽车所用锂电池为例说：“现在（锂电池）能量密度约180瓦时每公斤，续航里程约200公里。未来几年内，产业界目标是提高到300至400瓦时每公斤，加上相应改进措施，（电池）续航里程就可达到470和628公里，可以和汽油车相比拟了。”

北汽福田乘用车设计院副院长陈小江预计，2018年左右，全球主要电动汽车厂商都会陆续推出400至500公里续航能力的电动车。届时，电池性能指标会大幅提升，电动汽车价格将大幅下降。

德国奥迪汽车公司去年也宣布计划于2018年量产它的第一台纯电动汽车，续航里程可达500公里。

2018年，或许值得期待。

跑得远、充得快

据专家介绍，未来电池技术发展大抵经历三个阶段，首先是第三代锂离子电池，之后是固态锂电池，终极目标可能是固态锂空气电池。

在各类动力电池里，锂电池始终是动力电池中的主角，按材料的不同可以分为磷酸铁锂、三元锂、锰酸锂、镍酸锂等多种类型。对这些材料的不断改进，可以不断提升电池性能。陈小江说，与磷酸铁锂电池相比，三元锂电池的性能具有较大提升空间。

目前比较引人关注的是锂空气电池，各国也在竞相研究。锂空气电池被称为“终极电池”，它以锂金属为负极，导电碳材料为正极，放电时从负极出发的锂离子与空气中的氧气反应。从理论上计算，这种电池的能量密度是所有锂电池之最。

2015年10月底，英国剑桥大学的刘韬等科学家在《科学》杂志上报告说，开发出的锂空气电池模型的能量密度达约3000瓦时每公斤，是现有高性能锂电池的10倍多。这项成果也入选中国科学院、中国工程院两院院士评选出的“2015年世界十大科技进展”。

陈小江说，锂空气电池技术一旦成熟，有可能改变人们对充电的概念。当电池电量不足时，人们只需要更换电极材料，不再需要充电，更不需要长时间等待。

这种技术到底离我们还有多远？美国阿尔贡国家实验室科学家陆俊说：“锂空气电池基础研究进展很快，但锂空气电池还没有到商业化的阶段。我估计，它的商业化需要5到10年时间。”

也有企业在动力电池领域另辟蹊径。日本丰田汽车公司研制出的新型汽车MIRAI在测试中跑得远、充得快，它配备了新型燃料电池。这种电池以氢为燃料，加满一罐氢只需3分钟，续航里程可达650公里。由于氢的制备和加氢站建设难度大、成本高等问题，这一技术尚未普及。

“将来锂空气电池商业化了， 也不意味着其他电池技术就没有市场。”刘韬对记者说，“到底哪种电池技术能够在竞争中首先脱颖而出，我们拭目以待。”

机遇大、指导强

新能源汽车是新经济在工业领域一个标志性行业。许多国家和企业都想占领产业制高点。德国计划到2050年全面禁止生产汽油车和柴油车。丰田公司也表示将于2050年停止推出汽油车和柴油车。

中国不少汽车厂商也计划到2025年将新能源汽车占比提升至80%。“做电动车，比做传统燃油汽车的机遇要大。”福田汽车新能源技术中心系统开发部部长刘溧说。

各国对电动汽车尤其是动力电池的重视，决定着消费者的直接体验以及各国如何占领产业制高点。在中国，电池焦虑症、开电动车不敢远行等问题，受到了政府、科研界、企业前所未有的重视。

中国政府制定的《中国制造2025》规划中，有多处与电池有关的内容，对电动车动力电池系统、全新材料体系电池技术等方面都提出了具体指标要求。国家还对新能源汽车产业进行指导和扶持，极大促进了新能源汽车的普及以及电池的研发。

2016年2月24日总理主持的国务院常务会议，也确定进一步支持新能源汽车产业的措施。在会议提出的5项措施里，第一项就是加快实现动力电池革命性突破：“推动大中小企业、高校、科研院所等组建协同攻关、开放共享的动力电池创新平台，在关键材料、电池系统等共性、基础技术研发上集中发力。”

在电池革命这场世界性角逐中，中国的科研人员有冲到世界前沿的决心。“我们希望争一口气，用中国的材料和中国的装备，做出高水平的电池来。”李泓说，中科院启动了战略先导专项，研究如何将锂空气电池中的电解质从液态换为固态，从而获得更为高效和安全的“终极电池”。

在未来的新能源革命中，电池将是重要的助推力。“中国在这方面处于很有利的位置，将来可能做到领先。”李泓说。

据李泓介绍，从基础研究到产业链，中国正呈现出全方位发力的态势：国际公认的SCI数据库收录的锂电池领域的论文中，中国论文数量占全球总数47%，以绝对优势高居第一；中国拥有全产业链，即在锂电池产业里几乎没有一个材料需要依赖进口。而一些企业已经掌握了世界领先的高能量密度锂离子电池技术，并为国内外厂商生产电池。

在电池领域，企业的积极性也很重要。“我们的电池研发团队有1000多人，我们在研发几乎所有的电池技术。”比亚迪股份有限公司总裁王传福说。