鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1669次 | 2020年09月03日
氫燃料動(dòng)力電池汽車相比電動(dòng)汽車的優(yōu)劣勢(shì)
續(xù)航卡在下一代鋰離子電池技術(shù)突破:隨著電動(dòng)汽車行業(yè)的迅速崛起,消費(fèi)者的選擇越來(lái)越多,相應(yīng)的,對(duì)續(xù)航也會(huì)在滿足日常使用情況的要求下逐漸提高。假設(shè)若一輛純電車工況續(xù)航能達(dá)到800公里,這也許要依賴于下一代鋰離子電池技術(shù)的突破。
能量密度卡在物理化學(xué)的極限:鋰離子電池能量密度太低,若以多堆電池的方法新增續(xù)航,就會(huì)造成過(guò)多能量浪費(fèi)在運(yùn)輸電池本身的尷尬情況,既不經(jīng)濟(jì),也不合理。(這一點(diǎn)的深入分析,可以參考之前的一個(gè)回答:愛馳汽車剛推出的RG電動(dòng)超跑號(hào)稱續(xù)航1200km,有可能實(shí)現(xiàn)嗎?在過(guò)去十年中,鋰離子電池的能量密度已經(jīng)提高了2.5倍,就不能再給力一點(diǎn),再提高2倍嗎?答案是很困難,因?yàn)檫@種涉及物理化學(xué)原理的東西,不可能遵循摩爾定律,再提升就觸碰到了安全極限,性能與安全不可兼得了。要想解決這個(gè)問(wèn)題,得在鋰固態(tài)電池的技術(shù)路線上努力了。
東方不亮西方亮。消費(fèi)者在關(guān)于純電動(dòng)續(xù)航里程和充電時(shí)間上的期待,不正是氫燃料動(dòng)力電池的拿手好戲嗎?很多方面,氫燃料汽車防止了純電車的短板,反而與傳統(tǒng)燃油車的特性很像,例如:
氫氣的能量密度比燃油大,比鋰離子電池高上百倍。我們都了解,燃油與氫氣釋放能量都是一個(gè)氧化過(guò)程,要么是原子量為12的碳被氧化、要么是原子量為1的氫被氧化。汽油柴油都是碳?xì)浠衔?,而氫氣只含氫,所以能量密度甚至更高。?dāng)然,考慮到比油箱復(fù)雜得多的儲(chǔ)氫系統(tǒng),情況會(huì)不相同。
加氫與加油都只要三五分鐘。如此一來(lái),車主就不必到處找充電樁,免去充電等待的時(shí)間了。當(dāng)然,加氫站不像加油站到處都是,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是個(gè)問(wèn)題。
如此說(shuō)來(lái),在續(xù)航與充能方面,氫燃料動(dòng)力電池車與傳統(tǒng)燃油車,真的很像啊!只不過(guò)一個(gè)是燒油,一個(gè)是燒氫。既然這么像,咱們?yōu)樯恫恢苯佑脗鹘y(tǒng)燃油車,還要開發(fā)氫燃料動(dòng)力電池車呢?答案就是,相關(guān)于傳統(tǒng)燃油車,氫燃料動(dòng)力電池車同時(shí)具有節(jié)能減排的新能源車屬性:
減排:氫燃料動(dòng)力電池的反應(yīng)方程式非常簡(jiǎn)單:氫氣+氧氣→水。不僅沒有氮氧化物這種有毒氣體,就連二氧化碳都沒有??!當(dāng)然,這一點(diǎn)與電動(dòng)汽車碳排放的爭(zhēng)議相似,從全生命周期的角度來(lái)看,制氫是免不了有碳排放的。目前的主流觀點(diǎn)是:即便是考慮70%的火電,純電動(dòng)汽車的碳排放還是優(yōu)于燃油車,氫燃料動(dòng)力電池車則與純電動(dòng)相當(dāng)或更好。
可再生能源:相對(duì)地柴油汽油,氫能源最大的優(yōu)勢(shì)就是可再生。除了工業(yè)副產(chǎn)品制氫之外,還能通過(guò)煤制氫、利用谷電電解水制氫等,全生命周期的能源效率要優(yōu)于汽油柴油。退一萬(wàn)步講,能源效率還不如汽油柴油,但氫能源作為可再生能源,對(duì)石油對(duì)外依賴很強(qiáng)的我國(guó)、日本來(lái)說(shuō),依然是很有吸引力的選項(xiàng)。
和電動(dòng)汽車相比,氫燃料動(dòng)力電池車?yán)m(xù)航足、加氫快;和傳統(tǒng)燃油車比,氫燃料動(dòng)力電池車又具有節(jié)能減排的屬性。雖然和兩邊比都有優(yōu)勢(shì),但普遍認(rèn)為燃料動(dòng)力電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,要比純電動(dòng)慢5-10年,原因就在于有幾個(gè)待解決的關(guān)鍵問(wèn)題:
車載儲(chǔ)氫技術(shù):要論同樣的重量,氫氣的能量密度不低。然而,汽油柴油在自然條件下就是液體,而氫氣要壓縮成液體,還要保證安全,就要一個(gè)挺大的儲(chǔ)氫系統(tǒng)了。目前70兆怕的儲(chǔ)氫系統(tǒng),能量密度才每升800Wh。
燃料動(dòng)力電池技術(shù):重要是膜電極與空壓機(jī)技術(shù)。一個(gè)是壽命問(wèn)題,國(guó)內(nèi)還只能做到幾千小時(shí)耐久,日本豐田已經(jīng)可以做到上萬(wàn)甚至幾萬(wàn)小時(shí);另外一個(gè)就是供應(yīng)鏈問(wèn)題,很多部件還依賴進(jìn)口,成本大大上升。
加氫站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè):純電動(dòng)汽車目前面對(duì)充電不便的基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題,氫燃料動(dòng)力電池車也逃不過(guò),甚至更嚴(yán)峻。純電動(dòng)汽車雖然充電慢,但除了超級(jí)快充站,在家里、單位里也能慢慢充,勉強(qiáng)可以用。若出行特性比較規(guī)律,甚至還挺方便,畢竟在家充電也省得跑加油站了,用車成本也更低。
氫燃料動(dòng)力電池車沒辦法在家里加氫,只能依賴于加氫站;而加氫站成本很高,若用戶規(guī)模不起來(lái),那就得持續(xù)虧本運(yùn)營(yíng),這種雞生蛋、蛋生雞的問(wèn)題就非常難解決。所以普遍認(rèn)為氫燃料動(dòng)力電池車應(yīng)該先應(yīng)用在商用車上,因?yàn)樯逃密嚨穆肪€比較規(guī)律,對(duì)加氫站數(shù)量的需求就比較小了。
除此之外,當(dāng)前的工業(yè)副產(chǎn)品氫的純度不夠,在進(jìn)一步提純之前,無(wú)法直接用于氫燃料動(dòng)力電池系統(tǒng)。