鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年09月03日
氫燃料動力電池汽車相比電動汽車的優劣勢
續航卡在下一代鋰離子電池技術突破:隨著電動汽車行業的迅速崛起,消費者的選擇越來越多,相應的,對續航也會在滿足日常使用情況的要求下逐漸提高。假設若一輛純電車工況續航能達到800公里,這也許要依賴于下一代鋰離子電池技術的突破。
能量密度卡在物理化學的極限:鋰離子電池能量密度太低,若以多堆電池的方法新增續航,就會造成過多能量浪費在運輸電池本身的尷尬情況,既不經濟,也不合理。(這一點的深入分析,可以參考之前的一個回答:愛馳汽車剛推出的RG電動超跑號稱續航1200km,有可能實現嗎?在過去十年中,鋰離子電池的能量密度已經提高了2.5倍,就不能再給力一點,再提高2倍嗎?答案是很困難,因為這種涉及物理化學原理的東西,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。要想解決這個問題,得在鋰固態電池的技術路線上努力了。
東方不亮西方亮。消費者在關于純電動續航里程和充電時間上的期待,不正是氫燃料動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氧化過程,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。汽油柴油都是碳氫化合物,而氫氣只含氫,所以能量密度甚至更高。當然,考慮到比油箱復雜得多的儲氫系統,情況會不相同。
加氫與加油都只要三五分鐘。如此一來,車主就不必到處找充電樁,免去充電等待的時間了。當然,加氫站不像加油站到處都是,基礎設施建設是個問題。
如此說來,在續航與充能方面,氫燃料動力電池車與傳統燃油車,真的很像啊!只不過一個是燒油,一個是燒氫。既然這么像,咱們為啥不直接用傳統燃油車,還要開發氫燃料動力電池車呢?答案就是,相關于傳統燃油車,氫燃料動力電池車同時具有節能減排的新能源車屬性:
減排:氫燃料動力電池的反應方程式非常簡單: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啊!當然,這一點與電動汽車碳排放的爭議相似,從全生命周期的角度來看,制氫是免不了有碳排放的。目前的主流觀點是:即便是考慮70%的火電,純電動汽車的碳排放還是優于燃油車,氫燃料動力電池車則與純電動相當或更好。
可再生能源:相對地柴油汽油,氫能源最大的優勢就是可再生。除了工業副產品制氫之外,還能通過煤制氫、利用谷電電解水制氫等,全生命周期的能源效率要優于汽油柴油。退一萬步講,能源效率還不如汽油柴油,但氫能源作為可再生能源,對石油對外依賴很強的我國、日本來說,依然是很有吸引力的選項。
和電動汽車相比,氫燃料動力電池車續航足、加氫快;和傳統燃油車比,氫燃料動力電池車又具有節能減排的屬性。雖然和兩邊比都有優勢,但普遍認為燃料動力電池的產業化進程,要比純電動慢5-10年,原因就在于有幾個待解決的關鍵問題:
車載儲氫技術: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,就要一個挺大的儲氫系統了。目前70兆怕的儲氫系統,能量密度才每升800Wh。
燃料動力電池技術:重要是膜電極與空壓機技術。一個是壽命問題,國內還只能做到幾千小時耐久,日本豐田已經可以做到上萬甚至幾萬小時;另外一個就是供應鏈問題,很多部件還依賴進口,成本大大上升。
加氫站基礎設施建設:純電動汽車目前面對充電不便的基礎設施問題,氫燃料動力電池車也逃不過,甚至更嚴峻。純電動汽車雖然充電慢,但除了超級快充站,在家里、單位里也能慢慢充,勉強可以用。若出行特性比較規律,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,若用戶規模不起來,那就得持續虧本運營,這種雞生蛋、蛋生雞的問題就非常難解決。所以普遍認為氫燃料動力電池車應該先應用在商用車上,因為商用車的路線比較規律,對加氫站數量的需求就比較小了。
除此之外,當前的工業副產品氫的純度不夠,在進一步提純之前,無法直接用于氫燃料動力電池系統。
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