燃料电池将成汽车电动化主流?锂电池表示不服!

澳门永利赌场平台 www.cicima.com 还记得前段时间,李克强总理参观了位于北海道的日本丰田汽车旗下工厂,流出的一张图片瞬间火爆网络。

图中的总理在看到丰田汽车的氢燃料电动车Mirai时,表情凝重。

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MIirai号称具有超过600公里的续航里程,加满氢气仅需3分钟。行驶过程中不仅加油不充电,还不排放尾气,唯一排放的废物是纯净水。

此车一出,便引起了一阵喧嚣,各路媒体纷纷炒作氢燃料电池将成为汽车电动化的主流?;勾虺觥扒馊剂系绯夭攀侨加统档闹战嵴摺钡谋晏?,让不少新能源汽车的从业者对其自身坚持的技术路线都产生了动摇。

在此,小编将从客观的角度分析为什么氢燃料电池不会成为汽车电动化的主流, 以下是整理出来的几个观点。


燃料电池并不是“二次电池”

电池有一次电池和二次电池之分,例如日常生活中较常见的5号电池、7号电池就是常见的一次电池;二次电池可以多次循环使用,电量放完后充满又可以使用,例如铅酸电池、锂二次电池。


燃料电池不同于一次电池和二次电池,它既有点像一次电池又有点像二次电池。一次电池的活性物质利用完毕就不能再进行放电,也不能进行充电,二次电池在用完后通过充电可以再次使用,一次电池和二次电池与环境只有能量交换而没有物质交换。而燃料电池只要不断地供给燃料,就能连续地输出电能,燃料电池是一个敞开的电化学系统,与环境既有能量的交换,又有物质的交换。

通过比较,燃料电池和锂电池有最本质的区别,那就是燃料电池是不可逆的,也就是说燃料电池只能将能量进行单向转化,这也是为什么燃料电池的寿命看使用小时数,而二次电池的寿命看循环次数的原因,将燃料电池看做是一个转化率很高的发电机更加合适。

所以燃料电池不可逆的这一点和锂电池在汽车电动化的竞争中丧失优势。

实际上 ,燃料电池车不单只使用燃料电池,还需要安装锂电池。例如上面提到的Mirai就是如此,后轴上方就布置有一个1.6kwh的镍氢电池组。锂电池可以使熄火后的自动锁、防盗系统、车内灯光的正常运转。并且还能使燃料电池达到启动温度,甚至为了更好的发挥出燃料电池的能量利用率,还需要锂电池用以回收制动能量在加速时辅助燃料电池供电。

                                              

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反过来,使用锂电池作为动力的汽车却不需要使用燃料电池。这种需求关系必然造成锂电池技术的进步远远大于燃料电池。此外,由于锂电池具有可充电等优势,在储能领域和消费类电子领域有巨大的需求,必然也会拉动锂电池技术的快速进步,从而补齐锂电池在能量密度和充电速度较慢上的短板。因此,锂电池在发展速度上肯定会快于燃料电池,这注定燃料电池不能成为汽车电动化的主流。


燃料电池做加法,锂电池做减法

燃油车的动力系统主要有四部分:发动机、变速箱、油箱和控制单元;燃料电池的动力系统包括燃料电池、驱动电机、高压储氢罐、储能用的二次电池和动力控制单元这五部分,同时还需要配备燃料电池升压器。相比燃油车,燃料电池汽车动力系统的核心零部件一下子增加了好几个,而且每个核心零部件都是极其复杂的,技术含量极高。


以存储燃料的油箱和高压储氢罐为例,高压储氢罐的技术含量远远高于。首先,高压储氢罐内压力很大,至少需要耐受油箱700个大气压,才能保证储氢罐的安全性。所以,储氢罐对材料的要求极高;其次,要达到尽量多的氢气的目的,储氢罐中的储氢材料也有很高的要求;最后,气压如此大的情况下,既要保证在充放氢气时不漏气,又要保证氢气以合适的速度放出来,这对阀门是极大的考验。再比如燃料电池车的动力控制单元,不仅需要控制燃料电池,还需要控制储能电池和高压储氢罐,甚至是燃料电池升压器。这样一套系统啊,实在是不简单啊。

燃料电池车这种做加法的思路,完全将汽车的动力系统复杂化了,导致其价格及其高昂。就连特斯拉的创始人马斯克也说:”把本身容易获得的电能,用极为复杂的方法去在车内产生,是一个再愚蠢不过的方法"。

反观锂电池电动车却是一个做减法的思路,其动力系统只包括了锂电池组、电机和电控这三部分,锂电池组相当于将燃油车的发动机和油箱合二为一了,电机相当于燃油车的变速箱,随着轮毂电机技术的发展,未来还可以将电机和轮毂合二为一,对于电控,相比于燃料电池车,那真不知道简单到哪里去了。

一个做加法,一个做减法,孰优孰劣,谁能胜出,答案已经很明显了。


“电”是未来的能源货币

随着技术的快速发展,我们日常生活中的大部分器件开始被赋予电的属性,都离不开电了。只要需要能量的地方,都可以用电能直接转化成需要的能量存在形式,电可以直接转化为其他各种存在形式的能量。例如夏天我们常使用的电风扇,即是把电能转化为了动能。当然,其他形式的能量也是可以转化为电能的,例如风力发电就是将风能转化为了电能。


通过“电",未来能量的转化过程会变得简单、高效,即,能量转化为电能,电能再转化成其他形式的能量?!暗纭被崛 笆汀倍晌蠢吹哪茉椿醣?,成为综合成本最低的能源。所以中国在很早之前就开始布局风电、光伏、核电等新能源,制定政策鼓励这些行业发展,一旦其上网电价和火电的上网电价持平或更低,其产业必将爆发式增长,对世界能源格局产生影响。

而燃料电池所需的燃料是一个较大的问题,氢燃料电池以氢气为燃料,氢气的来源主要为天然气和煤转化制氢。制氢需要先将化学能转化为化学能,再将化学能转化为电能,这个过程的能量损耗是很大的。

电解水制氢就更加离谱了,将电能转化为氢(化学能),再将氢(化学能)转化为电能,那为什么不直接用电呢?这也是马斯克为什么对燃料电池车给出”把本身容易获得的电能,用极为复杂的方法去在车内产生,是一个再愚蠢不过的方法"这样评价的原因。

再加上基础设施建设成本高,催化剂使用贵金属等熟知等原因,燃料电池成为汽车电动化主流的可能性也是微乎其微。

那么,既然燃料电池车不会成为主流,那么我们为什么还要发展燃料电池呢?这是因为燃料电池还是有很多不可替代的应用场景。

1、作储能电站,例如风电比较密集的地方,由于某一段时间风力较强,电力过剩,可以利用电能电解水制氢进行储能,再利用氢燃料电池在电力缺乏时发电入网,也可以直接将产的氢用于氢燃料电池车,从而减少富余电力的浪费;

2、化工厂产生的副产物氢气,直接用于氢燃料电池,可以产生双赢的效果;

3、因自然灾害的原因导致电网受到较大程度的破坏,短时间电力难以恢复,氢燃料电池作为应急供电是一个不错的选择;

4、对于远离电网的区域有临时作业要求,可以使用氢燃料电池提供电力;

5、氢气是最轻的气体,技术成熟后可以用在小型飞机上面,在减轻飞机的起飞重量的同时,提供动力。

氢燃料电池和锂电池都有美好的未来,最重要的是找准自己的位置。


点击次数:  更新时间:2018-05-12 14:55:17  【打印此页】  【关闭