鉅大LARGE | 點擊量:1126次 | 2018年06月05日
探討氫燃料電池車的發(fā)展之路
說起氫燃料電池車,無疑是當(dāng)下提及率很高的一個詞,它的出現(xiàn)既迎合了當(dāng)下社會節(jié)能低碳的社會理念,又集“終極環(huán)?!迸c多項黑科技于一身。但說起來它卻并非一項新事物,那么氫燃料電池車究竟有著怎樣的發(fā)展之路,未來的推廣和普及又會存在什么樣的障礙呢?
什么是氫燃料電池車?
燃料電池汽車是指以氫氣等為燃料,通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流,依靠電機驅(qū)動的汽車。其通過電解水的逆反應(yīng),使氫氣與空氣中的氧氣結(jié)合,產(chǎn)生驅(qū)動汽車所需的電能。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物,只會排出水,因此從環(huán)保和節(jié)能方面,氫燃料電池車可以說是汽車發(fā)展非常理想的階段。
相比于電動汽車,燃料電池車具備輕量化、續(xù)航力久、充能時間短、電池壽命長的優(yōu)勢。在重量方面,同樣功率的氫燃料電池相比電動車沉重的電池組重量僅有一般,可極大減輕車輛負擔(dān);續(xù)航和充能方面,以現(xiàn)有的Mirai為例,其一次加氫僅需3分鐘,續(xù)航里程達到650km,電池壽命達20年以上,這些都使電動車望塵莫及。
除了對比電動汽車的巨大優(yōu)勢,其相較燃油車(包括混動)也有獨到之處,首先在于它的環(huán)保性,氫燃料電池車的排放物僅僅是水,比起燃油車的尾氣污染優(yōu)勢明顯;其次其結(jié)構(gòu)更加簡單,便于維護和保養(yǎng),故障率相比較也更低。
那么就是這么優(yōu)勢明顯的氫燃料電池車,為何卻不如理想中鈉鹽得到快速推廣和發(fā)展呢?究其原因,這其中涉及的諸多問題使其推廣起來仍舉步維艱。
技術(shù)壁壘
氫燃料電池技術(shù)門檻高,需要巨額投入,而在這方面目前大部分車企基礎(chǔ)薄弱,在氫燃料電池方面并沒有開展相關(guān)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化準(zhǔn)備,其中包括催化劑雙極板等關(guān)鍵部分材料以及高壓儲氫罐、氫循環(huán)泵等無大規(guī)模量產(chǎn)的能力,總體產(chǎn)業(yè)鏈形成尚需時日。
成本控制
對于燃料電池而言,目前的最大的問題是沒辦法進行較大規(guī)?;瘧?yīng)用。根據(jù)美國政府部門最新數(shù)據(jù)顯示,2017年每生產(chǎn)1000套80kW質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)燃料電池,燃料電池系統(tǒng)成本為179美元/kW(包含高壓儲氫罐、電池堆、動力控制單元等),每生產(chǎn)1萬套燃料電池系統(tǒng)成本為79美元/kW,其中電堆成本為39美元/kW。
以Mirai為例,2016年該車產(chǎn)量已提升到2000輛,2020年這一數(shù)字將達到30000萬輛,以這個數(shù)據(jù)這算,單套電池系統(tǒng)成本仍需1萬余美元,相比鋰電池成本仍舊居高不下。
限制燃料電池應(yīng)用的最大問題就是催化劑。Pt催化劑太貴,容易中毒,可是其他的催化劑相比而言性能差了不少。針對這點常用的方法是把催化劑材料做成納米級的顆粒,用最少的催化劑做出最大的效果。當(dāng)然新一代Miraiy已經(jīng)成功降低了約90%的鉑金需求,這也是一個巨大的突破。
燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率
我們知道任何一種能量轉(zhuǎn)換成另外一種,轉(zhuǎn)換效率都不可能是100%,電動車直接使用電能,相對效率較高,相比較之下燃料電池先將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能,然后再得以轉(zhuǎn)化,中間的能量損耗要多的多。
氫氣制備運輸?shù)陌踩[患
氫氣是一種高危險氣體,不僅具有很強的易燃易爆性,還有一定的窒息性,因此在氫氣運輸?shù)膯栴}一不留神就會造成重大事故的發(fā)生。除了在運輸中當(dāng)心之外相關(guān)人員需配備專業(yè)氫氣檢測儀來檢測氫氣是否有泄漏的情況發(fā)生。
產(chǎn)氫與用氫不在同一地方,將通過電解水等方式制成的氫的儲存和運輸?shù)郊託湔?,是燃料電池車大?guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前,我國氫氣儲存和運輸技術(shù)仍不足,能完成存儲和運輸?shù)钠髽I(yè)少之又少,氫氣制備及加注企業(yè)整體水平依舊不足。
雖然氫燃料電池車的優(yōu)勢在于加氫時間短,僅需短短3分鐘。但在如此短時間完成加注,對整套系統(tǒng)承受能力提出了極大的挑戰(zhàn),一旦在此過程中氫氣濃度過高,就有發(fā)生爆炸的危險。
與加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的依附關(guān)系
氫燃料電池車的發(fā)展與加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)有密不可分的關(guān)系,如果燃料電池車銷售不好,則相關(guān)企業(yè)不愿鋪設(shè)過多加氫設(shè)備,如若加氫站無法普及,則勢必會影響氫燃料電池車的大規(guī)模推廣,這其中的利害關(guān)系不言自明。
氫燃料電池車無疑有著美好的未來和廣闊的市場前景,但其發(fā)展中面臨的問題同樣不可忽視,從制氫、儲存和運輸?shù)日麄€產(chǎn)業(yè)鏈都遠沒有形成規(guī)模,只有妥善處理和解決這些發(fā)展過程中遇到的問題和隱患,它的量產(chǎn)和普及才能成為現(xiàn)實。至于未來氫燃料電池車能夠逆勢而起,我們也將持續(xù)關(guān)注。