氫燃料動力電池是真正的黑色科技嗎?

最近，比亞迪(01211)向投資者透露，它正在開發(fā)氫燃料動力電池。實際上，今年五月，比亞迪與一家美國公司混合動力電力公司達成了一項協(xié)議，在氫燃料動力電池巴士上進行合作。

不僅是比亞迪，據(jù)了解，國內(nèi)公司濰柴動力(02338)、長城汽車(02333)，先后布局氫燃料動力電池，日本豐田早在1992年就開始了氫燃料動力電池汽車的研究。

那么，這種讓汽車制造商忙個不停的氫燃料動力電池是一種什么樣的黑色技術(shù)呢?是什么讓氫燃料動力電池汽車上路進行測試?

氫燃料動力電池:新能源的最終療法?

鉛酸電池是市場上動力鋰電池的重要組成部分，而鋰離子電池是燃料動力電池的一小部分。

無論燃料動力電池是否是新能源的最終解決方法，下面是一些數(shù)據(jù)。

鉛酸電池和鋰離子電池都是儲能電池(二次電池)，即要先充電再放電，其實質(zhì)是金屬元素氧化還原的可逆反應(yīng)。以鉛酸電池為例(如下圖)。從左到右是放電過程，從右到左是充電過程。根據(jù)電子守恒，響應(yīng)是2電子響應(yīng)。鋰離子電池的工作原理與此類似，但只有一個電子傳遞響應(yīng)。

從周期表中可以看出，鉛的分子量是207.2，鋰的分子量是6.9，這意味著每運輸一個電子，鉛和鋰的差值是103.6和6.9。

讓我們看看氫燃料動力電池，氫和氧(空氣)在陽極和陰極分離，在催化劑的用途下反應(yīng)和放電。反應(yīng)式告訴我們每個氫原子可以攜帶一個電子，攜帶一個電子所需的氫是1。

相比之下，氫燃料動力電池攜帶電子所需的質(zhì)量比鉛酸電池或鋰離子電池要小，簡而言之，要更高的能量密度。氫能的能量密度具有明顯的優(yōu)勢。

事實上，遠不止這些。因為在實際響應(yīng)中，電池的能量轉(zhuǎn)換會有損耗，二次電池的充放電過程比燃料動力電池的直接放電損耗更為嚴重。由于不受卡諾循環(huán)的約束，燃料動力電池的理論能量轉(zhuǎn)換功率可達90%以上，實際功率可達60%。

在實際應(yīng)用的過程中,氫燃料動力電池也有儲能電池的無可比擬的優(yōu)勢,也就是說,收費五分鐘,電池壽命為一千英里,氫充電5分鐘旅行500公里,在儲能電池仍躺在充電樁出現(xiàn)能量。

從理論上講，氫燃料動力電池可能是新車的最終解決方法，它結(jié)合了汽油動力汽車的高能量比、充電和運行的能力，以及超越儲能電池的高轉(zhuǎn)換功率的無污染優(yōu)點。

為何氫燃料動力電池汽車還沒有上路?這就談到了氫燃料動力電池汽車道路上的幾個路障。

那么氫燃料動力電池汽車呢?

首先，假如一輛車想要上路，它必須不僅僅是一輛車自己的工作。它涉及氫的生產(chǎn)儲存和運輸加氫站氫汽車充電。同一燃料動力電池系統(tǒng)的裝配要求包括極板、電解質(zhì)、交換膜、催化劑、疏松層等部件。

問題是，如何制造氫?目前主流制氫方法有煤制氫、氯堿副產(chǎn)物制氫、電解制氫等，這一弊端仍然十分明顯。

相關(guān)分析表明，煤制氫更不用說煤化能在多幾道工序中，假設(shè)氫中含有不純的二氧化碳或一氧化碳，很容易毒害電池催化劑。氯堿副產(chǎn)氫的生產(chǎn)依賴于工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)布局，不適合大規(guī)模推廣。

水電解制氫還要其他能源電能化學(xué)能電能的漫長道路，但假定初期的能源是清潔能源如風能、太陽能就好，假定是其他方法能源是一分錢一磅的。

此外，氫氣是一種體積密度非常小的氣體，這使得儲存和運輸非常困難。一是儲能率低，二是安全性差。再加上現(xiàn)在氫站的布局少了，這是很不舒服的。