在寻找完美替代汽油动力汽车的过程中，多年来有很多竞争者。在公众认知方面，纯电动汽车(BEVs)是最广为人知的。但在该领域的专家中，还有另一种选择显示出未来汽车电气化的更大前景：燃料电池。特别是质子交换膜燃料电池(PEMFCs)。然而，尽管经过几十年的发展，pemfc在汽车领域仍缺乏广泛的市场接受度。为了了解是什么影响了这种接受度，以及市场未来的预期走向，卡内基梅隆大学的研究人员对汽车pemfc目前和预期未来成本和性能进行了专家启发式评估，研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。
博科园-科学科普：迈克尔·惠斯顿(Michael Whiston)是工程学和公共政策的博士后研究助理，他和工程学院的教授Ines Azevedo、Shawn Litster、Kate Whitefoot、Constantine Samaras和Jay Whitacre采访了燃料电池领域的39位专家，了解了他们在假设大规模生产场景下对质子交换膜燃料电池的成本、堆栈耐久性和堆栈功率密度的评估。专家启发式利用了广泛使用该技术的个人知识和经验，因此可以了解该技术的现状和未来发展趋势。在没有公布数据或确凿证据的情况下，专家启发式评估可以用来制定技术路线图、为决策提供信息、指导业务决策和开发分析模型。
如果质子交换膜燃料电池对未来的汽车电气化有很大的前景，为什么它们缺乏市场接受度？图片：Pixabay
在这项研究中，研究人员请专家评估pemfc的系统成本、栈持久性和栈功率密度，然后定量评估达到成本和性能目标所需的成本。大多数受访者预计，美国能源部的成本目标将在2050年前实现，每千瓦30美元的目标将大大增加公众广泛采用的可能性。此外，超过45%的受访者预计，美国能源部的堆栈持久性目标将在2050年前实现，许多人预计，到2035年，堆栈功率密度中值的目标可以实现。一旦这些目标实现，pemfc将获得更多的主流应用，这对汽车业来说将是一件大事，其规模将超过BEVs，甚至超过其他类型的燃料电池。
pemfc优于电池的优点包括更快的加油时间和更长的续航里程。燃料电池电动汽车(FCEVs)在5分钟内补充燃料，行驶里程超过300英里。根据电池的大小和成本，BEVs的续航里程往往更有限，充电可能需要数小时。由于FCEVs使用无碳氢燃料效率高，可以显著降低汽车的化石燃料消耗和尾气排放。氢燃料可以通过包括天然气在内的一系列低碳电力资源生产，因此FCEVs可以大幅减少乘用车的温室气体净排放量。此外，这些燃料电池不排放任何有害的尾气污染物，如氮氧化物、颗粒物和一氧化碳，使它们对人类健康更加安全。
博科园-科学科普｜研究/来自:卡内基梅隆大学机械工程/Adam Dove
参考期刊文献:《美国国家科学院院刊》
DOI: 10.1073/pnas.1804221116
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