在生活中,燃料電池處處可見,為我們的生活帶來能量,方便我們的出行以及照明等等。氫能源用作汽車動力的一個優(yōu)勢在于續(xù)航里程較長,而這是由于其質量能量密度極高才能做到的。鋰離子的質量能量密度為 0.36-0.88MJ/Kg,而氫氣的質量能量密度為 142MJ/Kg。
但氫氣的體積能量密度較低,所以在汽車上使用的話,一般的解決方案是將將氫氣壓縮或液化以縮小儲氫罐的體積,對于儲氫技術要求非常高。因而,氫燃料電池汽車在過去一直處于無法達到規(guī)模量產(chǎn)的尷尬境地。但人們并未放棄這類清潔能源。一方面,氫燃料電池具有無可比擬的優(yōu)勢,在其運行過程中,不僅沒有氮氧化物這種有毒氣體,連二氧化碳都沒有。相對于燃油汽車來說,氫燃料電池汽車完全達到了零碳排放。
氫能源還有一大優(yōu)勢: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;還可以通過電解水制取,增加電力系統(tǒng)靈活性,實現(xiàn)大規(guī)模儲能及調峰。從這個角度看,氫能源的全生命周期的能源效率要優(yōu)于汽油柴油。
目前,世界各國都在將氫能源與燃料電池作為重點發(fā)展對象,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,近十年,以美國、日本、歐盟與中國為代表的國家已在氫能與燃料電池當中投入近 50 億美元。世界各國對于零碳排放的要求都有一個大致的時間點:2050 年。事實上,僅依靠一種能源在 2050 年使所有經(jīng)濟與運輸行業(yè)完成零排放的目標,具有相當大的難度,人們需要更多選擇。
技術總歸要變得成熟,更重要的是,技術的成熟度是我們肉眼可見的。過去 70、80 年代在航空航天當中應用的技術,如脫水食品、紙尿褲等等,在今日也普及到大眾當中,成為隨處可見的消費品。同理,氫燃料電池看上去默默無聞,但也在不斷發(fā)展。2008年,本田推出了第一款可供零售客戶使用的氫燃料電池汽車,在隨后的幾年中不斷進行研發(fā)和升級,日前在廣州車展上,本田氫燃料電池汽車 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輛已有 20 年之久,而本田自身在 80 年代已經(jīng)開始燃料電池車的基礎研究。2007 年,本田發(fā)布了首款氫燃料電池量產(chǎn)車型 FCX Clarity,正式投向市場。據(jù)本田方面表示,直至今日,仍有 1000 輛 FCX Clarity 通過租賃的形式在美國加州道路上行駛。
比起上一代車型,Clarity Fuel Cell 搭載了第二代 FCV(Fuel Cell Vehicles,燃料電池汽車)動力總成技術,在動力方面有了顯著提升,比如它實現(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%。
整個電堆都是由本田獨立開發(fā)完成的,通過生成氣體流路的改進和冷卻方式的改進,最終可實現(xiàn)單位電池的輸出電池功率得到大幅提高。Clarity Fuel Cell 動力總成開發(fā)助理負責人安藤章二介紹,與其他車企的氫燃料電池技術相比,本田最大的優(yōu)勢在于燃料電池堆的小型化和車內空間的提升。原本只能乘坐 4 人的駕乘空間,也因此升級到 5 人可寬敞乘坐。
在Clarity Fuel Cell上,本田將集成了驅動電機、電池堆、混合氣體單元、供壓機、電控系統(tǒng)五部分的整套動力總成系統(tǒng)放置在發(fā)動機罩內,與其他車型形成了明顯差異化。緊湊的尺寸使得車輛動力總成與普通 V6 發(fā)動機相仿,同時也大幅提高車體設計的自由度。Clarity Fuel Cell 的性能與燃油車已別無二致。該車型可實現(xiàn)最大 130kW 的輸出功率和 300N·m 的峰值扭矩,每次加滿氫只需 3 分鐘,最長續(xù)航里程高達 750km。
至此,氫燃料電池車也許可以證明自己的實用性。安藤章二表示,該車型已經(jīng)在日本、美國小批量售賣。與現(xiàn)有燃油或電動車輛的配置基本一致,也說明這套系統(tǒng)在將來具有大批量生產(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支撐。
盡管氫燃料電池車已成為車企們重點推廣普及的車型,但他們也承認,距離真正的大規(guī)模普及還需要幾年時間。氫燃料還不是車企或者消費者的主流選擇,這項技術卻并沒有沉寂。以上就是燃料電池的相關技術知識,相信隨著技術的不斷提高,未來的燃料電池技術會不斷提升,滿足人們的日常需求。