氫燃料電池汽車(chē)沒(méi)有成為市場(chǎng)主流的原因是什么
(文章來(lái)源:極客公園)
氫能源用作汽車(chē)動(dòng)力的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于續(xù)航里程較長(zhǎng),而這是由于其質(zhì)量能量密度極高才能做到的。鋰離子的質(zhì)量能量密度為 0.36-0.88MJ/Kg,而氫氣的質(zhì)量能量密度為 142MJ/Kg。但氫氣的體積能量密度較低,所以在汽車(chē)上使用的話(huà),一般的解決方案是將將氫氣壓縮或液化以縮小儲(chǔ)氫罐的體積,對(duì)于儲(chǔ)氫技術(shù)要求非常高。因而,氫燃料電池汽車(chē)在過(guò)去一直處于無(wú)法達(dá)到規(guī)模量產(chǎn)的尷尬境地。
但人們并未放棄這類(lèi)清潔能源。一方面,氫燃料電池具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),在其運(yùn)行過(guò)程中,不僅沒(méi)有氮氧化物這種有毒氣體,連二氧化碳都沒(méi)有。相對(duì)于燃油汽車(chē)來(lái)說(shuō),氫燃料電池汽車(chē)完全達(dá)到了零碳排放。
氫能源還有一大優(yōu)勢(shì):可再生。氫能作為一種二次能源,可從化石能源中獲取,有助于煤炭等一次能源清潔高效利用;還可以通過(guò)電解水制取,增加電力系統(tǒng)靈活性,實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲(chǔ)能及調(diào)峰。從這個(gè)角度看,氫能源的全生命周期的能源效率要優(yōu)于汽油柴油。
目前,世界各國(guó)都在將氫能源與燃料電池作為重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象,不斷加大研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的扶持力度。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì),近十年,以美國(guó)、日本、歐盟與中國(guó)為代表的國(guó)家已在氫能與燃料電池當(dāng)中投入近 50 億美元。世界各國(guó)對(duì)于零碳排放的要求都有一個(gè)大致的時(shí)間點(diǎn):2050 年。事實(shí)上,僅依靠一種能源在 2050 年使所有經(jīng)濟(jì)與運(yùn)輸行業(yè)完成零排放的目標(biāo),具有相當(dāng)大的難度,人們需要更多選擇。
技術(shù)總歸要變得成熟,更重要的是,技術(shù)的成熟度是我們?nèi)庋劭梢?jiàn)的。過(guò)去 70、80 年代在航空航天當(dāng)中應(yīng)用的技術(shù),如脫水食品、紙尿褲等等,在今日也普及到大眾當(dāng)中,成為隨處可見(jiàn)的消費(fèi)品。同理,氫燃料電池看上去默默無(wú)聞,但也在不斷發(fā)展。2008年,本田推出了第一款可供零售客戶(hù)使用的氫燃料電池汽車(chē),在隨后的幾年中不斷進(jìn)行研發(fā)和升級(jí),日前在廣州車(chē)展上,本田氫燃料電池汽車(chē) Clarity Fuel Cell 亮相。
就像上文提到,距離本田發(fā)布首款氫燃料電池車(chē)輛已有 20 年之久,而本田自身在 80 年代已經(jīng)開(kāi)始燃料電池車(chē)的基礎(chǔ)研究。2007 年,本田發(fā)布了首款氫燃料電池量產(chǎn)車(chē)型 FCX Clarity,正式投向市場(chǎng)。據(jù)本田方面表示,直至今日,仍有 1000 輛 FCX Clarity 通過(guò)租賃的形式在美國(guó)加州道路上行駛。
比起上一代車(chē)型,Clarity Fuel Cell 搭載了第二代 FCV(Fuel Cell Vehicles,燃料電池汽車(chē))動(dòng)力總成技術(shù),在動(dòng)力方面有了顯著提升,比如它實(shí)現(xiàn)了燃料電池堆的小型化。據(jù)悉,新一代 Clarity Fuel Cell 的單位電芯的發(fā)電性能提升 1.5 倍,燃料電池單元變薄 20%,電池堆的體積縮小了 33%。
整個(gè)電堆都是由本田獨(dú)立開(kāi)發(fā)完成的,通過(guò)生成氣體流路的改進(jìn)和冷卻方式的改進(jìn),最終可實(shí)現(xiàn)單位電池的輸出電池功率得到大幅提高。Clarity Fuel Cell 動(dòng)力總成開(kāi)發(fā)助理負(fù)責(zé)人安藤章二介紹,與其他車(chē)企的氫燃料電池技術(shù)相比,本田最大的優(yōu)勢(shì)在于燃料電池堆的小型化和車(chē)內(nèi)空間的提升。原本只能乘坐 4 人的駕乘空間,也因此升級(jí)到 5 人可寬敞乘坐。
在Clarity Fuel Cell上,本田將集成了驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池堆、混合氣體單元、供壓機(jī)、電控系統(tǒng)五部分的整套動(dòng)力總成系統(tǒng)放置在發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi),與其他車(chē)型形成了明顯差異化。緊湊的尺寸使得車(chē)輛動(dòng)力總成與普通 V6 發(fā)動(dòng)機(jī)相仿,同時(shí)也大幅提高車(chē)體設(shè)計(jì)的自由度。Clarity Fuel Cell 的性能與燃油車(chē)已別無(wú)二致。該車(chē)型可實(shí)現(xiàn)最大 130kW 的輸出功率和 300N·m 的峰值扭矩,每次加滿(mǎn)氫只需 3 分鐘,最長(zhǎng)續(xù)航里程高達(dá) 750km。
至此,氫燃料電池車(chē)也許可以證明自己的實(shí)用性。安藤章二表示,該車(chē)型已經(jīng)在日本、美國(guó)小批量售賣(mài)。與現(xiàn)有燃油或電動(dòng)車(chē)輛的配置基本一致,也說(shuō)明這套系統(tǒng)在將來(lái)具有大批量生產(chǎn)的可能。比較客觀的情況是,大環(huán)境的成熟不能只靠一家公司來(lái)支撐。盡管氫燃料電池車(chē)已成為車(chē)企們重點(diǎn)推廣普及的車(chē)型,但他們也承認(rèn),距離真正的大規(guī)模普及還需要幾年時(shí)間。氫燃料還不是車(chē)企或者消費(fèi)者的主流選擇,這項(xiàng)技術(shù)卻并沒(méi)有沉寂。
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