新能源汽车领域 未来必将有氢燃料电池汽车一席之地
发布日期:2019-05-09        



前不久,丰田章男社长在访华期间已与北汽福田、亿华通达成合作,计划2021年量产三方合作的氢燃料电池大巴车,选择从商用车入手在中国推广氢燃料电池技术;种种迹象表明,未来我国的新能源汽车领域,必将会有氢燃料电池汽车一席之地。

 

关于纯电动汽车和氢燃料电池汽车,谁才是未来汽车的主要动力来源,一直都存在争论。其实每个国家国情不一样,可能也会有不同的发展路径,但是都阻挡不了它们在未来可能代替汽油车的可能,那到底纯电动汽车和氢燃料电池汽车,哪一个才属于真正的新能源汽车呢?

 

氢燃料电池的基本原理

 

燃料电池(Fuel Cell),是一种发电装置,但不像一般非充电电池一样用完就丢弃,也不像充电电池一样,用完须继续充电,燃料电池正如其名,是继续添加燃料以维持其电力,所需的燃料是“氢”,其之所以被归类为新能源,原因就在此。

 

氢燃料电池的基本原理其实就是电解水的逆反应。在氢燃料电池车的整个运行过程中,仅仅需要的就是氢气和空气中的氧气,氢气和氧气本身不会产生能量,也并非通过燃烧的方式取得能量,而是通过氢气与空气中的氧气进行化学反应过程中的电荷转移形成电流,从而为车辆行驶供能。

 

氢元素是宇宙中最为丰富的元素,在地球上的储量也十分充足,不会存在氢气资源枯竭的情况。在整个车辆行驶途中不会排放任何气体,排出的唯一废物就是“纯净水”。

 

关于能量来源

 

纯电动汽车的能源本质上来自于火力发电、水力发电、核能发电、风能发电,而截止2018年7月为止,中国的火力发电占比达74%,毫不夸张地说,纯电动汽车的能源来自于传统燃煤的火力发电。其实如果不能在源头上解决发电的问题的话,新能源还是不能称之为新能源的。

 

关于氢燃料电池中的氢气来源,目前工业制氢主要有几种方法:一是采用化石燃料制取氢气;二是从化工副产物中提取氢气;三是采用来自生物的甲醇甲烷制取氢气,四是利用太阳能、风能等自然能量进行水的电解。从经济性上看,制氢的成本很大程度上取决于原料的成本,就目前的原料价格水平看,焦炉气制氢和天然气制氢成本更低。

 

关于用车场景

 

漫长的充电过程是纯电动车如何也逃不过的一大痛点。目前,充电最快的超级充电桩就是特斯拉的Model S了,但也仍需1.25个小时左右,如此长的充电时间使车辆行驶具有很大的局限性。受电池技术制约,普遍300-400km的续航里程不符合大众的用车习惯,更重要的是充电时间过于集中,大批纯电汽车进入电网,将对现有电网带来不小压力。

 

那么氢燃料电池车呢?

 

相比纯电动汽车来讲,它的使用过程与传统燃油车更加类似。燃料不够直接到加氢站补充,加氢时长3-5分钟,虽然比燃油车加油稍长,但在可接受范围内;续航里程与当下燃油车相差无几,从现有量产氢燃料电池车来看,600km续航已不在话下。最近,现代推出的最新车型Nexo续航里程已经达到800km。

 

氢燃料电池汽车的瓶颈

 

氢燃料电池最大的问题之一就是安全性。氢气作为气体的一种实则是十分危险的,氢燃料电池制造的大规模制氢、储氢、输氢和注氢等环节统统都会涉及到安全问题。再加之氢气是一种无色无味的气体,所以一旦泄露人的感官也无法立刻对其有所警觉,与空气混合在一定浓度和温度下就会燃烧,后果将不堪设想。

 

氢燃料电池的另一大问题就是居高不下的成本问题。当下氢燃料电池的储氢方式大概分为三种:高压储氢、液氢、金属氢化物,其中最安全的是金属氢化物了,但是这类的金属几乎等同于珍稀金属,其价格可与黄金比肩,如此高的成本根本无法大规模的投入使用。而高压储氢,氢气的提取过程相当繁琐,需要通过电解来提取水中的氢气,电资源的成本非常之高。而且,即是使提取出氢气了,对于氢气的压缩与储存更是极耗费成本的一桩难事。

 

除了氢燃料电池本身的成本,加氢站的建设成本也不容忽视。一般而言,充电站的门槛并不高,它可以采取加盟的方式与个别酒店、商场,或纯电动汽车厂商进行合作。但加氢站的成本就要高得多的多,如果没有一个像中石化或者中石油这样的国有大企业去建设的话,基本很难普及到全国,也更加难以实现商业化。

 

总结

 

不管是在国内还是国际市场,氢燃料电池汽车的普及程度还远不及纯电动车,说明了其中的困难重重。中国2018年新能源汽车销量达到了125.6万辆,其中氢燃料电池汽车的销量只有1527辆,却还同比增长了20%。

 

其中贡献销量的主要是用于城市公交以及旅游景区固定路线的大巴,并没有彻底的面向民用消费级市场,这主要是受到加氢站基础设施建设不够完善的限制。因此中国的氢燃料电池汽车目前仅处在初级阶段。

 

氢燃料电池汽车最大的问题是加氢站的成本高。如果没有一个像中石油和中石化这样的国有大企业去建设的话,很难普及到全国,更加难以实现商业化,单靠厂商自己的力量是很难把加氢站普及到全国的。

 

客观来说,虽然国内燃料电池与国外相比仍有一定差距,特别是在核心零部件都需要依赖进口,但也要看到,2016年时中国加氢站只有3座,目前全国在运营的加氢站已经达到18座,在建及规划的加氢站超过了45座,而且中石化中石油已经开建油氢合建站,预计基础设施完善速度会得到明显提升。

 

显然提及氢燃料电池的发展,并不是汽车企业一时的头脑发热,而且纯电动汽车和燃料电池汽车的发展并不相互矛盾,暂时也不存在谁取代谁的问题,不管是纯电动汽车还是氢燃料电池汽车,都应该受到足够的重视,但定论目前到底何种类型的新能源汽车会成为未来汽车的主流还为时尚早。


来源:北极星电源网
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