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氫燃料:想說愛你真的好難

時間:2024-11-02 11:30:08

以目前我國的技術水平,如果氫燃料想成為“動力電池的終極解決方案”,可能并不現實。

日前,歐洲各國相繼頒布的燃油車禁行、禁售法令表明,柴油車在歐洲的地位已經一落千丈。而歐洲大國集體對傳統能源的“背叛”,也讓國内的很多車企産生了居安思危的意識。試想如果有一天,柴油車真的“死了”,那麼在新能源汽車的領域内,哪一種技術路徑會一統天下,并且笑到最後呢?

随着柴油機的排放标準日漸嚴格,純電動汽車出現補貼退坡,不少造車企業開始把目光聚焦到了一種更高效、更清潔的能源上,那就是被稱為“動力電池終極解決方案”的氫燃料。

目前來看,很多商用車業内的企業“大佬”,紛紛緊跟潮流,開始布局氫燃料汽車,如東風汽車、福田歐輝、銀隆新能源等,都推出了有關氫燃料電池的商用車産品。

愛也氫燃料

以“氫”作為材料的電池,為什麼會受到如此廣泛的關注呢?

首先,是其無與倫比的高效性。據了解,燃燒一克氫能釋放出142千焦耳的熱量,是除核燃料以外,所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,是汽油發熱值的3倍。與市場上普遍使用的锂電池相比,由于氫燃料電池突破了三元電池的能量密度限制,因此發電效率通常可以達到32%至70%,所提供的續航能力可達到650公裡,遠遠高于锂電池平均200公裡的續航能力,且還可以降低電池重量,保證整車的輕量化。不僅如此,氫燃料汽車一次加滿氫氣的時間不足五分鐘,這對于純電動車來講更是天方夜譚,因為即使是超級充電樁給電動車充電也需要至少一個小時的時間,慢充更是需要6至8個小時。

其次,是氫燃料傑出的清潔性。衆所周知,氫燃燒時最清潔,除生成水和少量氮化氫外,不會産生如一氧化碳、鉛化物和粉塵顆粒等對環境有害的污染物質,且燃燒生成的水還可以作為原料繼續制氫,反複循環使用。而且因為是随時發電使用,所以也不會出現不易回收的蓄電池大量堆積的現象。

除此之外,在我國氫燃料電池車備受關注,還有另外一個重要的原因——政策引導。在《國家創新驅動發展戰略綱要》《中國制造2025》《汽車産業中長期發展規劃》等重要戰略綱要中,氫燃料電池汽車均被确認要大力發展。按照《中國氫能産業基礎設施發展藍皮書(2016)》的規劃,我國到2020年将率先實現氫能汽車及加氫站的規模化推廣應用,達到保有1萬輛燃料電池運輸車輛;到2030年,燃料電池車保有量将達到200萬輛。這意味着,屆時我國氫能汽車産業産值将有望突破萬億元大關。在政策鼓勵下,目前我國包括上海、北京、廣東、江蘇等多地均已響應氫燃料電池汽車的發展政策。

随着柴油機的排放标準日漸嚴格,純電動汽車出現補貼退坡,不少造車企業開始把目光聚焦到了一種更高效、更清潔的能源上,那就是氫燃料。煩也氫燃料

然而,随着社會各界對氫燃料的關注度持續上升,很多現實性的問題擺在了面前,氫燃料生産難度高、供氫系統成本高、加氫站建設不完善等,都掣肘着氫燃料電池的發展,同時也讓人懷疑,這所謂的“最終解決方案”,其可行度究竟有多高呢?讓夢想走進現實總是有一段距離,被“捧上天”的氫燃料“落入凡間”後,也要經曆“九九八十一難”。

第一難,氫氣怎麼來?與氮氣和氧氣不同,氫氣并不是空氣中的最主要組成元素,因此想要得到氫氣必須需要通過工業手段,目前可選用的方法基本有四種,天然氣制氫、焦爐氣制氫、甲醇裂解制氫,以及電解水制氫。

具體來看,天然氣制氫雖适用範圍廣,但是原料利用率低,且工藝複雜,操作難度高,再加之我國天然氣本就缺乏,因此此方法并不實用;焦爐氣制氫法目前在我國雖技術成熟、可靠,并且屬于利用煉焦工業的副産物,成本較低,但是煉焦工業本身具有污染性,在未來能源結構調整中,焦爐氣産量必将下降,屆時此方法将難以繼續使用;甲醇裂解制氫法雖然具有投資低、建成快、無污染等特點,但是其生産規模受限,并且甲醇在轉化成氫氣時極有可能出現洩漏,從而造成不必要的污染;最後是電解水制氫法,雖然此方法技術成熟,過程簡單,但是耗電量極大,并且目前最好的電解水系統的能量轉化率隻能達到80%,容易造成資源浪費。

第二難,屈指可數的加氫站。相比大城市内動辄幾十萬個的電動汽車充電樁,氫氣銷售點顯得少之又少,并且相隔距離也很遠,截至2017年,國内建成可運行加氫站僅有7個。這不僅是因為我國氫燃料電池汽車的發展技術尚不成熟,需求量較小,還由于加氫站高昂的建造成本。以美國為例,建造一個普通的電動汽車充電樁隻需花費10萬美元,即使是特斯拉的超級充電站建造成本也僅有30萬美元,但是建造一個氫氣燃料站卻需要花費100萬~200萬美元。因此,即使在美國,目前也隻有大約50多個氫氣燃料站,且其中将近一半集中在加州。

更加讓人頭痛的是,氫燃料電池汽車還面臨着“雞生蛋還是蛋生雞”的問題。加氫站的後期運行維護成本較高,需要依靠加氫的規模效應平衡收支來獲得盈利。但是我國燃料電池汽車目前還處于起步階段,運營車輛很少,因此難以看到利潤的商家就不會大量建立加氫站。然而,沒有足夠的加氫站,消費者就不會買車。怎樣獲得這兩點的平衡,是一個亟須解決的問題。

第三難,“陪葬”的戒指。氫燃料汽車的工作原理主要是靠氫和氧化合反應産生電能,驅動發動機,但是在發電的過程中需要金屬鉑作為催化劑。是不是聽起來有些熟悉?沒錯,這種金屬鉑就是鉑金戒指中的鉑,産量小而且價格昂貴。試想一下,在完全沒有達到規模效應的情況下,支持一輛氫燃料汽車的正常運行,就等同于滿手的鉑金戒指在燃燒,因此需求越多價格反而越貴。不僅成本增加,更重要的是鉑催化劑還十分“嬌氣”,與空氣中的硫及硫化物、一氧化氮等相遇就會中毒,需要二道工序再生才能恢複活性,這無疑又給制氫的技術提出了一個難題。

由此可見,氫氣縱然有着“十八般武藝”,但是在技術尚不成熟的今天,在“成本”這隻大手的壓制下,即使再多的優勢和強項,恐怕也難逃“技術與錢”這一劫。由于氫燃料電池車的整套系統過于龐大,在目前我國的技術水平下,與燃油車和純電動車相比都毫無優勢。因此,與其跟風熱炒氫燃料電池汽車,不如在技術更加成熟的領域繼續深耕,突破技術瓶頸。在高樓之上再升高,總比平地起高樓要容易得多。

由于氫燃料電池車的整套系統過于龐大,在目前我國的技術水平下,與燃油車和純電動車相比都毫無優勢。因此與其跟風熱炒氫燃料電池汽車,不如在技術更加成熟的領域繼續深耕,突破技術瓶頸。在高樓之上再升高,總比平地起高樓要容易得多。
   

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