政策的倾斜以及市场前景向好,使得国内外车企布局开始加快,氢燃料电池汽车也逐步由研发探讨进入商业化量产阶段。
研究团队表示,FLOC的测量结果在正常大气压下的不确定性为百万分之六,这几乎与汞气压计精度相当,不确定性最低可达百万分之三。在测量较低压力时,其不确定性是汞压力计的1/3。英国国家物理实验室(NPL)计量学家Stuart Davidson称,这项工作令人“印象深刻”。
公开资料显示,现代汽车于2013年推出了量产的氢燃料电池车途胜ix FCEV,2018年新一代氢燃料电池汽车NEXO面世。数据显示,2020年1-6月,现代NEXO销量大幅提升,达到2884辆,对韩国氢燃料汽车整体销量提升做出了较大贡献。
高波表示,NIST的新一代压力测量技术有很大潜力,但还有一些问题需要解决,比如气体中的杂质将对测量结果以及实验过程产生怎样的影响,以及如何剔除这种影响。Hendricks表示,针对某些特定情况的压力测量,FLOC可在一年内为成为初步的工业测量标准做好优化准备。
丰田开发燃料电池汽车已有20多年的历史,尽管起步较早,但由于材料成本压力和加氢基础设施建设障碍,一直以来业务进展较为缓慢。2014年,丰田推出了首款量产氢燃料电池轿车Mirai,产品商业化进程开始提速,目前Mirai全球售出约万台。
据悉,新方法用光进行更高精度的压力测量,设备是由气体和真空通道组成的光学谐振腔,通过探测其中的气体原子以确定压力。研究团队希望在2020年可证明该设备的准确性与压力计相媲美,并鼓励实验室将这一设备作为测定标准。
除了丰田和现代外,本田与戴姆勒亦较早涉入氢燃料电池汽车方面的研发, 2015年本田首发旗下氢燃料电池车型CLARITY,2017年戴姆勒推出全新氢燃料申池GLC-CELL概念车,目前这两款车型均已量产。另今年7月,宝马汽车宣布将于2022年开始小规模生产i Hydrogen NEXT氢燃料电池车。
理论上讲,新的方法可以让任何人都有机会利用基本原理测量压力,而无需繁琐的工作,中国科学院理化技术研究所正高级工程师高波表示,其团队正在研究极低温度的测量方法。
国际上产业化进程加快,国内氢燃料电池汽车的研发和推出热度亦在逐步升温。其中,上汽集团作为国内较早拓展燃料电池汽车的企业,目前已有多款量产车型如上汽大通FCV80燃料电池宽体轻客、荣威950燃料电池轿车、申沃燃料电池客车。2019年,上汽大通还推出了氢燃料电池MPV车型G20 FC。除了上汽外,广汽、长城、长安等车企在此领域也开始有所行动,长城汽车2016年涉入氢能源,2019年直接出资4.5亿元成立了未势能源科技有限公司,用于氢能及燃料电池技术和产品的研发。根据规划,长城汽车首款氢燃料整车平台将在今年年内推出。广汽则在其2020科技日上,推出了首款氢燃料电池乘用车——Aion LX Fuel Cell,据了解,新车将于今年内开始示范运行。
若这一手段被计量界广泛认可,意味着对汞元素的需求将减少。汞具有毒性且在国际上可能面临限制。此外,新技术通过自然基本常数直接测量压力,意味着科学家可以在不依赖压力计测量的其他量(如密度)的情况下得出1帕斯卡的数值。
利好政策倾向、车企商业化节奏加快,这些利好因素让氢燃料电池汽车逐步受到资本市场关注。据悉,8月10日登陆科创板的亿华通(专注于氢燃料电池发动机系统技术研发与产业化),交易日首日开盘价高达260元/股,较发行价(76.65元/股)大涨239%,市值一度飙升至142亿元。8月25日,上汽集团旗下氢燃料电池子公司捷氢科技总经理卢兵兵在接受盖世汽车采访时亦表示,公司未来也有单独上市计划,目前正在筹备中。“不止是汽车行业,整个能源产业和投资界都看好燃料电池汽车的发展前景。”中国汽车工业协会总工程师、副秘书长叶盛基表示。
长期以来,计量学家一直在努力让压力计的测量结果更准确。最初的压力计可追溯到意大利物理学家Evangelista Torricelli在1643年发明的水银压力计。
现代版的压力计包含两根汞柱,通过平衡压力与汞的重量产生的力进行测量。压力测定的重要依据是汞样本的密度,但得到更精确的密度值是研究者一直努力的事情。NIST计量学家Jay Hendricks表示,现有的压力表已达到了精度极限,而新的压力测量方法还有很大提升空间。
此次,NIST提出的新型压力传感器,准确的名字叫固定长度光学谐振腔(FLOC)。它能对通过充气腔的激光速度和真空中相同光束的速度进行比较。光速会随气体密度的变化而变化,量子化学家可以根据原子的性质加以计算。
在稳态的温度系统中,计量学家可将这些密度测量结果(模拟腔内颗粒数量)与摩尔兹曼常数结合,后者将温度与动能联系起来,从而计算出气体的“能量密度”,即压力。
现代版的压力计包含两根汞柱,通过平衡压力与汞的重量产生的力进行测量。压力测定的重要依据是汞样本的密度,但得到更精确的密度值是研究者一直努力的事情。NIST计量学家Jay Hendricks表示,现有的压力表已达到了精度极限,而新的压力测量方法还有很大提升空间。
此次,NIST提出的新型压力传感器,准确的名字叫固定长度光学谐振腔(FLOC)。它能对通过充气腔的激光速度和真空中相同光束的速度进行比较。光速会随气体密度的变化而变化,量子化学家可以根据原子的性质加以计算。
在稳态的温度系统中,计量学家可将这些密度测量结果(模拟腔内颗粒数量)与摩尔兹曼常数结合,后者将温度与动能联系起来,从而计算出气体的“能量密度”,即压力。
尽管市场呈现风口,但从体量来看,氢燃料汽车在普及及商业化方面依然任重道远。尤其对于起步较晚的中国市场而言,更是困难重重。
Hendricks用“干脆利落”形容这种方法,因为它只用量子计算和自然基本常数计算腔内气体颗粒的数量,从而得到压力测量结果。“本质上讲,我们有‘量化’的压力,”他表示,“这是新一代国际单位制的精神,现在这些基本单位都与基本物理常数挂钩,而不是通过其他任意引用的对象。从计量学的角度看,这实在是太棒了。”
中国工程院副院长、院士钟志华指出,目前我国氢燃料电池汽车产业化面临着燃料电池成本和储运成本居高不下、加氢站建设滞后、龙头企业待形成,整车系统创新不足等问题,产业链相对较为薄弱。“氢能及燃料电池汽车因处于初期发展阶段,瓶颈多,产业链脆弱,任何一个地方‘卡脖子’都会导致呼吸困难甚至难以生存,因此需要整个产业链协同发展。”钟志华说到。