氢燃料动力电池与锂离子电池使用方式有什么不同

2021-02-16      864 次浏览

氢气的能量密度比燃油大,比锂离子电池高上百倍。我们都了解,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,情况会不相同。


加氢与加油都只要三五分钟。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,氢燃料动力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,还要开发氢燃料动力电池车呢?答案就是,相关于传统燃油车,氢燃料动力电池车同时具有节能减排的新能源车属性:


减排:氢燃料动力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,这一点与电动汽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,纯电动汽车的碳排放还是优于燃油车,氢燃料动力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我国、日本来说,依然是很有吸引力的选项。


和电动汽车相比,氢燃料动力电池车续航足、加氢快;和传统燃油车比,氢燃料动力电池车又具有节能减排的属性。虽然和两边比都有优势,但普遍认为燃料动力电池的产业化进程,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。


燃料动力电池技术:重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。


加氢站基础设施建设:纯电动汽车目前面对充电不便的基础设施问题,氢燃料动力电池车也逃不过,甚至更严峻。纯电动汽车虽然充电慢,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。


氢燃料动力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动力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动力电池系统。


对大多数人来说,氢燃料动力电池车可能是于2018年第一次进入公众视野。


有媒体将访问日本丰田事件过度解读,说国内电动汽车技术路线将改弦更张,几千亿补贴打了水漂之类的,想象力丰富。这种说法,实际上就是将氢燃料动力电池与电动汽车两个技术路线对立了起来。实际情况是这样吗?


氢燃料动力电池发动机,虽然叫做发动机,但并不直接输出扭转。更准确地说,它是一台发电机,输出电能驱动电机,同时也可以给锂离子电池充电。


这个结构图怎么有点似曾相识?对了,这不就是串联式混合动力汽车吗?事实上的确如此,包括丰田Mirai在内,氢燃料动力电池车都是锂离子电池+燃料动力电池发动机的混合体,差别只是谁的成分多一点,谁的少一点罢了


燃料动力电池发动机功率与电池容量的不同组合


假如电池大一点、可外接充电,那不就成了增程式电动汽车,和李想的理想智造ONE差不多啦?其实,就是差不多,只不过李想的增程式是烧油的,而氢燃料动力电池车的增程器是烧氢气的,这就是最重要的差别!


所以说,氢燃料动力电池车很多情况下,也是增程式电动汽车。既然二者在技术本质上就有如此深的渊源,那么贸然地将两个技术路线置于针锋相对的位置,肯定是不合理的。


理性的观点应该是,电动汽车路线与氢燃料动力电池技术路线是互补的、相辅相成的。目光长远的汽车公司,肯定不会把这两个路线对立起来。就拿丰田来说,别看它现在力推氢燃料动力电池,把专利都免费公开了,心窝子都快掏出来了,但在它的战略规划中,氢燃料动力电池的份额也只是和纯电动差不多。


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