近年來,一直都在倡導新能源汽車,其中我們尤為關(guān)注的是以氫燃料電池為動力的新能源汽車。燃料電池堆棧作為一個化學反應池,其最為關(guān)鍵的技術(shù)核心為“質(zhì)子交換薄膜”。在這層薄膜的兩側(cè)緊貼著催化劑層,將氫氣分解為帶電離子狀態(tài),因為氫分子體積小,攜帶電子的氫可以透過薄膜的微小孔洞游離到對面去,但是在攜帶電子的氫穿越這層薄膜孔洞的過程中,電子被從分子上剝離,只留下帶正電的氫質(zhì)子通過薄膜到達另一端。氫質(zhì)子被吸引到薄膜另一側(cè)的電極與氧分子結(jié)合。薄膜兩側(cè)的電極板將氫氣拆分成氫離子正電和電子、將氧氣拆分 成氧原子以捕獲電子變?yōu)檠蹼x子(負電),電子在電極板之間形成電流,2個氫離子和1個氧 離子結(jié)合成為水,水成為了該反應過程中的唯一“廢料”。從本質(zhì)來講整個運行過程就是發(fā) 電過程。隨著氧化反應的進行,電子不斷發(fā)生轉(zhuǎn)移就形成了驅(qū)動汽車所需的電流。
在本屆日內(nèi)瓦車展上,現(xiàn)代汽車發(fā)布了一款全新氫燃料電池概念車——FE Fuel Cell。其采用第四代氫燃料電池技術(shù),量產(chǎn)車型定于明年公布。與此前現(xiàn)代ix35燃料電池車運用的技術(shù)相比,這款概念車將減重20%,同時動力效率提高10%。此外,新車的燃料電池堆功率密度增加了30%,有效的提升了續(xù)航里程。據(jù)悉,這款車的最大續(xù)航里程可達800km。
現(xiàn)代FE Fuel Cell概念車的設計靈感來自于自然和純水,而水也是這款車型唯一的排放物。新車流暢的輪廓充分考慮了空氣動力學,僅在前保險杠及前后輪處加入通風口。
內(nèi)飾方面,F(xiàn)E Fuel Cell內(nèi)飾采用藍色基調(diào),這和新能源車一貫使用的藍色元素相同,其加裝了特制的內(nèi)部空氣加濕裝置,循環(huán)利用由氫能轉(zhuǎn)化出的水,以創(chuàng)建更舒適的客艙環(huán)境。中央采用寬屏顯示器,從方向盤后方一直延伸至中控臺,用來顯示動力系統(tǒng)以及行程信息。中控臺處也有一個觸摸控制屏。
▎何為氫燃料電池技術(shù)?
氫燃料電池汽車,簡稱FCV,是燃料電池汽車的一種。盡管目前在氫燃料電池領(lǐng)域正不斷取得技術(shù)突破,然而現(xiàn)狀卻是,目前氫燃料電池汽車在整個汽車市場中的比重極小,幾乎為零。加氫站僅在全球某些特定地區(qū)存在,市面上在售的氫燃料電池汽車屈指可數(shù),并只在特定地區(qū)發(fā)售。公眾對氫燃料電池汽車可謂知之甚少。
但這種氫燃料電池汽車有著新能源汽車幾乎所有的優(yōu)點,甚至被認為真正屬于未來的新能源汽車類型。
首先,這種新能源汽車,燃料原料為氫氣,所需要的補給時間短,一般只需3-5分鐘就可以提供汽車所需要的燃料需求,與傳統(tǒng)汽油車所需時間差不多。與目前電動汽車動輒幾個小時的充電時長,有著明顯的優(yōu)勢。
另一方面,完全可以做到零排放。汽車燃燒所產(chǎn)生的唯一產(chǎn)物為水。并且再超過汽車使用年限之后,無二次污染。氫燃料電池主要的成分是氫,在使用壽命結(jié)束后,并不會對環(huán)境造成污染。而相比于電動汽車,鋰電池則含有重金屬鎳、鈷、砷等有毒污染物,會對環(huán)境造成二次污染,所以必須要進行回收處理。
還有一個優(yōu)點便是,續(xù)航里程更高。市面上在售的氫燃料電池汽車,續(xù)航里程均超過500公里,與電動汽車相比有很大的優(yōu)勢。
既然氫燃料汽車有這么多的優(yōu)點,幾乎是完美的未來新能源汽車,為何在市場中如此少見?車企對于這項技術(shù)也并為作為重點發(fā)展?
因為這種車型的缺點同樣十分明顯。
氫燃料汽車的最大劣勢在于高昂的制造成本。盡管近幾年,該項技術(shù)進步,氫燃料汽車的價格在國外已經(jīng)從曾經(jīng)的10多萬美元,降到現(xiàn)在的6-7萬美元;但與之相對的,特斯拉等高性能電動汽車價格目前只在3萬美元左右。主要原因在于氫燃料電池化學反應所需的催化劑成本很高。目前氫燃料電池的催化劑一般使用鉑這種稀有貴金屬。鉑的價格十分高昂,也增加了氫能源汽車的制造成本。
不僅如此,與其配套的氫能源加氫站的建設投入也十分高昂。由于液態(tài)氫氣的難以貯存的特性,相關(guān)設備造價高昂,加氫站修建成本高。繼續(xù)拿特斯拉做對比,特斯拉超級充電站修建成本約30萬美元,而加氫站成本往往高達100-200萬美元。
▎氫燃料電池汽車在售車型有哪些?
目前市面上能買到的氫燃料電池汽車僅有3款,分別是豐田Mirai、本田Clarity以及現(xiàn)代ix35FC。而現(xiàn)代這次發(fā)布的FE Fuel Cell正是ix35FC的下一代車型。
豐田Mirai
Mirai在日本語的意思是“未來”。自1992年,豐田便已開始氫燃料電池技術(shù)的研發(fā),20多年來,豐田在該領(lǐng)域已積累了多達5000項專利。2014年11月,量產(chǎn)版Miran問世,不到6萬美元的售價,Mirai續(xù)航里程高達500公里,碾壓一眾電動汽車。目前,Mirai已經(jīng)在日本、美國、德國、英國、丹麥等地區(qū)發(fā)售,每年的銷售數(shù)量都在千臺左右。
本田Clarity
在氫能源汽車領(lǐng)域,本田的名氣要比日本同行豐田要小得多,然而,這并不妨礙本田在該領(lǐng)域所表現(xiàn)出的雄厚實力。與造型略激進的豐田Mirai不同,本田Clarity外形還算是規(guī)矩,與一般轎車沒有什么區(qū)別,車身輕盈流暢,內(nèi)飾部分簡潔清爽,提供5座。本田Clarity所搭載的氫燃料電池在前作FCX Clarity的基礎上更為緊湊,續(xù)航更強。電能由氫氧化學反應的燃料電池組提供,最高續(xù)航里程將近482公里。
現(xiàn)代ix35FC
事實上,早在2013年2月26日,作為世界上第一輛量產(chǎn)版氫燃料電池車—現(xiàn)代ix35 FC就在韓國正式上市,比豐田的Mirai早了2年。現(xiàn)代汽車在氫能源汽車領(lǐng)域已有超過15年研發(fā)歷史。早在2001年,該公司就已推出旗下第一款氫能源汽車,此后,經(jīng)過不斷更新、迭代,目前在售的ix35FC為其第四代產(chǎn)品。
▎氫能源汽車的未來在哪里?
雖然目前,氫燃料電池汽車的成本依舊居高不下,仍然只有少數(shù)的車企在這個領(lǐng)域進行投資。一直在這個領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先的豐田公司,已向整個汽車行業(yè)開放了其持有的5000多項專利,目的是希望能有更多的車企加入研究氫燃料電池的行列中。目前氫燃料電池汽車依舊屬于高成本行業(yè),當有越來越多的企業(yè)開始重視這個行業(yè)時,相信氫燃料電池汽車的技術(shù)成本會得到降低。豐田開放專利的這一舉措也是推進行業(yè)進步的一大舉措。隨著時間的推移,技術(shù)的不斷進步,參與研發(fā)的車企增多,加氫站基礎設施的完善,相信氫燃料電池汽車的未來值得期待。