首页 > 快讯>正文

零污染、可再生、续航足!为何要说氢能源只存在于未来?

来源: 2019-09-02

然而,美中不足的是,氢燃料电池技术的产业化进度一直很慢,迟迟无法落地,经常被放在2050年这个尺度的“远景”上去讨论。

于是我们戏谑:是未来的完美技术,但它永远只存在于未来!

在过去十年中,由于锂电池技术及产业化的突飞猛进,氢燃料电池技术被过度轻视。而最近一两年,氢燃料电池又重新引起了注意,原因之一就是纯电动车遇到了两个硬核问题:

续航卡在下一代锂电池技术突破

随着电动车行业的迅速崛起,消费者的选择越来越多,相应的,对续航也会在满足日常使用情况的要求下逐渐提高。

假设若一辆纯电车工况续航能达到800公里,这也许需要依赖于下一代锂电池技术的突破。

能量密度卡在物理化学的极限

锂电池能量密度太低,若以多堆电池的方法增加续航,就会造成过多能量浪费在运输电池本身的尴尬情况,既不经济,也不合理。 在过去十年中,锂电池的能量密度已经提高了2.5倍,就不能再给力一点,再提高2倍吗? 

答案是很困难,因为这种涉及物理化学原理的东西,不可能遵循摩尔定律,再提升就触碰到了安全极限,性能与安全不可兼得了。要想解决这个问题,得在锂固态电池的技术路线上努力了。

东方不亮西方亮。消费者在对于纯电动续航里程和充电时间上的期待,不正是氢燃料电池的拿手好戏吗?

很多方面,氢燃料汽车避免了纯电车的短板,反而与传统燃油车的特性很像,例如:氢气的能量密度比燃油大,比锂电池高上百倍。

我们都知道,燃油与氢气释放能量都是一个氧化过程,要么是原子量为12的碳被氧化、要么是原子量为1的氢被氧化。汽油柴油都是碳氢化合物,而氢气只含氢,所以能量密度甚至更高。

当然,考虑到比油箱复杂得多的储氢系统,情况会不一样。加氢与加油都只需要三五分钟。如此一来,车主就不必到处找充电桩,免去充电等待的时间了。

当然,加氢站不像加油站到处都是,基础设施建设是个问题。

如此说来,在续航与充能方面,氢燃料电池车与传统燃油车,真的很像啊!只不过一个是烧油,一个是烧氢。

既然这么像,咱们为啥不直接用传统燃油车,还要开发氢燃料电池车呢?

答案就是,相对于传统燃油车,氢燃料电池车同时具有节能减排的新能源车属性!

减排

氢燃料电池的反应方程式非常简单:氢气+氧气→水。不仅没有氮氧化物这种有毒气体,就连二氧化碳都没有啊!当然,这一点与电动车碳排放的争议相似,从全生命周期的角度来看,制氢是免不了有碳排放的。

目前的主流观点是:即便是考虑70%的火电,纯电动车的碳排放还是优于燃油车,氢燃料电池车则与纯电动相当或更好。

可再生能源

相对地柴油汽油,氢能源最大的优势就是可再生。除了工业副产品制氢之外,还能通过煤制氢、利用谷电电解水制氢等,全生命周期的能源效率要优于汽油柴油。

退一万步讲,能源效率还不如汽油柴油,但氢能源作为可再生能源,对石油对外依赖很强的中国、日本来说,依然是很有吸引力的选项。

和电动车相比,氢燃料电池车续航足、加氢快;和传统燃油车比,氢燃料电池车又具有节能减排的属性。

虽然和两边比都有优势,但普遍认为燃料电池的产业化进程,要比纯电动慢5-10年,原因就在于有几个待解决的关键问题!

车载储氢技术

要论同样的重量,氢气的能量密度不低。然而,汽油柴油在自然条件下就是液体,而氢气要压缩成液体,还要保证安全,就需要一个挺大的储氢系统了。目前70兆怕的储氢系统,能量密度才每升800Wh。

燃料电池技术

主要是膜电极与空压机技术。一个是寿命问题,国内还只能做到几千小时耐久,日本丰田已经可以做到上万甚至几万小时;另外一个就是供应链问题,很多部件还依赖进口,成本大大上升。

氢站基础设施建设

纯电动车目前面临充电不便的基础设施问题,氢燃料电池车也逃不过,甚至更严峻。纯电动车虽然充电慢,但除了超级快充站,在家里、单位里也能慢慢充,勉强可以用。

若出行特性比较规律,甚至还挺方便,毕竟在家充电也省得跑加油站了,用车成本也更低。

氢燃料电池车没办法在家里加氢,只能依赖于加氢站;而加氢站成本很高,若用户规模不起来,那就得持续亏本运营,这种鸡生蛋、蛋生鸡的问题就非常难解决。

所以普遍认为氢燃料电池车应该先应用在商用车上,因为商用车的路线比较规律,对加氢站数量的需求就比较小了。

除此之外,当前的工业副产品氢的纯度不够,在进一步提纯之前,无法直接用于氢燃料电池系统。