鉅大LARGE | 點擊量：1012次 | 2019年02月23日
深度體驗奔馳氫燃料電池車
前段時間，豐田的氫燃料電池車Mirai在央媒露出后，氫燃料電池車這個汽車發(fā)展領域瞬間在國內獲得了很高的關注度。同時大家也驚奇的發(fā)現，鋰電池電動汽車或許純屬是個笑話。國內之前火熱的電動汽車市場，明明就是某些廠家欺騙國家補貼的工具。所以在5月份之后，電動汽車補貼門檻收緊，而燃料電池車市場傳出利好，上海最先發(fā)聲響應——上海市科委印發(fā)《上海市燃料電池汽車推廣應用財政補助方案》。
有錢治霾是好事，但"拆西墻補東墻"不行，"顧短不想長"也不行。
氫燃料電池車會不會也是坑?氫燃料電池車真會比鋰電池電動汽車環(huán)保么?更經濟實用么?更加適合推廣么?在歐美發(fā)達國家他們的燃料電池汽車工業(yè)以及體系到底發(fā)展到什么程度?
為了揭開這些疑問，并抱著學習的態(tài)度，我們在德國對奔馳的氫燃料電池車BF-Cell進行了上千公里的實測，它也是奔馳首款商業(yè)化燃料電池車。其實早在90年代的時候奔馳就已經研制出燃料電池車，只不過由于成本過高等原因，一直沒有推廣到市場。直到2005年才讓BF-Cell問世，后面慢慢生產、推廣、實驗，讓這輛B級轎車去摸索市場，到如今算是已經慢慢積攢了10年的經驗了吧。
我們試駕的是奔馳氫燃料電池車BF-Cell200車型，動力有136馬匹，最高時速在170km/h。官方宣稱續(xù)航里程400km，但是我們駕駛的車輛由于年老失修，只能續(xù)航360km左右。當然儲氫罐技術相比現在的新款GLC氫燃料電池車也是很落后的，所以總是無法完全加注滿氫氣。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
工作原理：
燃料電池汽車實際上是通過氫氣和氧氣的化學作用，產生的電能再供給電動機，來驅動車輛行駛。
其實整個產生電能的過程就是電解水(2H2O→2H2+O2)的逆反應。將氫氣送到燃料電池的陽極板(負極)，經過催化劑(鉑)的作用，氫原子中的一個電子被分離出來，失去電子的氫離子(質子)穿過質子交換膜，到達燃料電池陰極板(正極)，而電子是不能通過質子交換膜的——這個電子，只能經外部電路，到達燃料電池陰極板，從而在外電路中產生電流。電子到達陰極板后，與氧原子和氫離子重新結合為水。
與傳統汽車相比，燃料電池車能量轉化效率高達60~80%，為內燃機的2～3倍。并且在行駛過程中只排放水(專家說這水可以喝的。確實有人也嘗試過)，它本身工作不產生一氧化碳和二氧化碳，也沒有硫和微粒排出。
為什么遲遲沒有推廣到市場?而如今市場發(fā)展又如何呢?
這觸及到實際問題，即氫燃料電池汽車的產業(yè)化問題。歸根結底就是成本太高。其實戴姆勒、福特、豐田等車企雖然很早就開始研發(fā)，但一直沒能順利產業(yè)化，也沒有商業(yè)銷售，主要問題是成本降不下來!成本降不下來!成本降不下來!
首先是整車成本過高。舉例來說，比如氫燃料電池持最核心的技術——質子交換膜，以杜邦的Nafion為例，約為一平方厘米10元人民幣，按照用量一平方米計算，光是質子交換膜的成本就在10萬元左右。而且這個膜又需要鉑金為催化劑，這個催化劑是使氫燃料電池持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)生電化學反應所必需的。用100克鉑，按照181元/克計算，催化劑就用了近2萬塊。另外車上還要配備高強度的高壓儲氫罐，而且外殼都是碳纖維的。對這個儲氫罐安全要求特別高，必須考慮密封以及防止碰撞后的泄漏等問題。本田一款氫燃料電池車一直沒能在歐洲上市，就是因為碰撞試驗沒能符合歐洲法規(guī)。據說單單這個車載儲氫罐成本6萬。這些還只是整車成本的一部分。氫燃料電池整車成本到底有多貴，已經很顯然了。
目前豐田Mirai在德國售價為8萬歐元左右，新款奔馳GLCFuelCell目前只租不賣。
還有一點就是氫氣的產量和存儲難度也很大，成本也都很高，因此還需要找到大量生產廉價氫的方法。目前國內電解水制造的氫氣價格為40到80元每千克不等，工業(yè)煤氣制氫氣價格則低很多。而德國加氫站價格為每千克10歐，也慢慢趨于汽車能源市場可接受的價格。儲存方面，德國加氫站都是以高壓氣體(700巴)形式儲存(國內則是350巴)，存儲成本很高。壓縮氫氣為液態(tài)的話成本也過高，劃不來!
國內目前好像只有6個加氫站，而且只有350巴氫氣，沒有700巴的。不過政府和企業(yè)也都在大力規(guī)劃、積極投資建設加氫站，估計不久的將來加氫站數量就會井噴，大家可以在此找點商業(yè)機會。另外據說目前國內的氫氣設備為了達到安全要求都是從歐美進口。
氫燃料電池車實用性到底多大?能滿足日常需求么?
就單單這款車來說，它完全滿足了我日常的需求。續(xù)航里程300多公里，從一個城市去另一個城市往返完全沒有壓力。中途加注氫氣也很方便。
氫燃料電池汽車銷量一直不大，還有一個主要制約因素就是
加氫站
數量太少。這完全是要先有雞還是先有蛋的矛盾問題。加油站不擴展加氫設備，因為達不到一定量的客戶需求，畢竟在德國這種設備全部下來也得100萬歐元。而汽車廠家沒有辦法推銷氫燃料電池車，又因為沒有氫氣站覆蓋，無法滿足客戶日常使用。這種矛盾的解決方案自然是寄托于政府賜予的"老母雞"啦——政策補貼!
德國目前有50個左右可運作的加氫站，明年將達到100個。就目前來看，南北德以及西德加氫站覆蓋率很高，方圓50公里之內都可以通過APP找到加氫站。而且家庭轎車一般采用700巴的氫氣，公務車則是使用350巴。
即便開到極速170km/h氫燃料的消耗只比之前多0.6倍——比如正常速度下百公里需要1kg氫氣，而暴力駕駛或者極速下也就需要1.6kg左右，這一點是內燃機以及鋰電池電動車無法攀比的。
值得一提的是，加氫過程只需3分鐘，和平時加油一樣快捷。相比特斯拉快充30分鐘才達到80%的電量(車主反映這種快充也就跑200公里)，這個速度是它的10倍不止。整個加注的過程也很方便安全，和平時加汽油一樣，提槍、插入罐口、加注。并且完全不需要專業(yè)人員協助，普通人就可以操作。
費用方面，德國1kg氫氣是10歐元，一般1kg可以跑100公里。
也就是100公里10歐元的能源價格
，和汽油車差不多。因此這個價格也是完全可以接受的。
簡單來說氫氣填充便利性及續(xù)航里程(能源經濟性)跟燃油汽車基本一致。
在行駛特性上，氫燃料電池電動車也和純電動車一樣，駕駛過程中很安靜，沒有內燃機一般的噪聲。動力也是可以滿足日常需求，只是動力不大而已，想要享受速度與激情有點困難。另外，氫燃料電池電動車耐用性也出人意料，我們駕駛的這臺車已經有9年車齡了，工作狀態(tài)還是很不錯的，不管是電機還是電池或者化學反應堆都沒有問題，續(xù)航里程只是比之前減少了一點點。
氫燃料電池電動車安全么?
首先整個加氫氣過程是很安全的，其實和大街上賣氣球的小販所做的事差不多，無非就是把罐里的氣體加注到另一個地方去。而且氫氣是無毒無味的，即便當氫氣泄漏時，它也不會流動開來，而是迅速揮發(fā)散布在大氣中，所以它幾乎沒有時間來燃燒。當然明火還是要杜絕的，要不絕對炸得分生碎骨。
另外氫燃料電池電動車也是經過了嚴格的碰撞試驗，目前銷售的車型都獲得了5顆星的好評。同時車載氫氣罐里面用的是高強度鋼，外面再加碳纖維殼體，總的抗撞擊強度還是相當大的，安全系數非常高。
鋰電池電動車VS氫燃料電池電動車!
鋰電池電動車缺點：
●即便快速充電也得花半小時，時間過長。已經出現失敗案例：某市把出租車全部換為鋰電池電動車后，結果出租司機天天在排隊充電。
●鋰電池電動車行駛過程中沒有污染物排放，但是電能哪來的?國內75%左右的電來自于火力發(fā)電廠，直白的說就是燒煤。那排出的污染物不亞于汽車，二氧化碳、硫化合物、有害微粒等等。這就是典型的"拆西墻補東墻"——其實環(huán)保問題沒有真正解決，想想倫敦煙霧事件，燒煤產生的污染應該比汽車大的多吧!
氫燃料電池電動車缺點：
●氫燃料電池無法很好的應對動力輸出的快速變化，以及動力不夠強勁，車輛加速性能這點簡直無法與其他車相比。
為了彌補這一缺陷，奔馳在新款GLCF-CELL上外加了一組容量為13.8kWh的鋰離子電池組作為額外的能量源，并支持插電技術——變成以氫燃料為主的插電式混合動力汽車，這樣在全力加速的時候，就有足夠的能量響應。
●其次加氫站是物質的傳遞，充電站是能量的傳遞。所以充電的傳輸和維護成本低，并且車主可以在每個小區(qū)車庫充電，而加氫做不到。
其實鋰電池電動車和氫燃料電池電動車是兄弟關系，需要(可以)互補互助。不過從長遠來看，氫燃料電池汽車可能后勁更足，尤其是隨著汽車無人駕駛的逐步實現，使氫燃料電池車會更有前景。因為無人駕駛技術需要很多傳感器和變送器，這些要消耗不少電能，對已經有"里程焦慮"的純電池電動車來說，加重了它的負擔。
總結：
目前德國的氫燃料電池車工業(yè)已經實現基本的產業(yè)化，商業(yè)推廣也慢慢步入正軌，發(fā)展的勢頭其實是很迅猛的，就關鍵的加氫站的布局也慢慢在趨于完善。
現在看來氫燃料電池電動車或許更加符合以后的發(fā)展趨勢。單單在補充能源速度方面就有絕對的優(yōu)勢;整車的性能完全可以滿足日常通勤需求——不管是動力還是續(xù)航里程以及耐用度。當然也有它本身的缺點，需要克服。
借鑒歐美在這方面技術路線的選擇上，咱們的良心車企更應該是按照市場最終需求而選擇技術路線，而不應該按照政策補貼選擇技術路線——萬金補貼換來的不能再只是一場裸泳了。
拓展:綠色能源氫氣的制造
目前工業(yè)上一般從天然氣或水煤氣制氫氣，而不采用高耗能的電解水的方法，從根本上說通過這種方式制造的氫氣并不能稱之為"綠色能源"。但是，如果能利用大規(guī)模的風電進行電解水制氫則可謂是100%純天然"綠色能源"——就是說通過風力產生交流電，這部分風電只需進行簡單的變壓、整流處理，即可變?yōu)橹绷麟?，產生的直流電再用來電分解水，從而產生氫氣和氧氣。這樣氫氣可以運到加氫站，供給燃料電池電動車;氧氣則可以運到醫(yī)院，用于醫(yī)用。
采用這種模式還有一個好處就是，風電場就不用建設并網設備，風電機組會大大簡化，最關鍵的是風能的利用率可得到有效提高、風能的儲存也得到了完美解決。并且還可以減少化石能源消耗，降低工業(yè)制氫過程中的污染物排放。目前在德國已經有幾個這樣的風電制氫場投入使用。
當然風電制氫也面臨一些難題——成本與運輸。
和工業(yè)制氫氣相比沒有價格優(yōu)勢，而且產量不穩(wěn)定，制氫場無法集中管理。氫氣的運輸依賴長管拖車，運輸效率非常低。
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