为什么氢燃料电池汽车还没有成为主流?
来源:未知       发布时间:2019-11-30 01:00

  1838 年 12 月,德邦物理学家克里斯蒂安·弗里德里希·舍本贝恩(Christian FriedrichSchönbein)正在《伦敦和爱丁堡形而上学杂志》上闪现了他发现的第一个燃料电池,并商酌了由融解正在水中的氢和氧发生的电流本领。统一年,威尔士物理学家和大讼师威廉·格罗夫爵士(Sir William Grove)也公布了闭系著作,固然从现正在往回看,当时的燃料电池本领较量粗陋,但二人的著作外明了燃料电池的可行性。

  今后一百余年,燃料电池被不竭提及,成为明净能源的代外之一。氢能动作最易得到的能源,正在燃料电池中得到较高的位置。跟着对境遇的着重,咱们越来越夸大「低碳经济」与「生态文雅」,于是天下的主旋律都正在向新能源看齐。有目共睹,新能源因污染小、储量大、分散广,更能知足当下的需求。

  正在新能源诸众分支里,燃料电池却没有职掌绝对的话语权,正在人们最常利用新能源的场景——汽车上,搭载锂电池的电动汽车成为了新能源的领先者,占领了新能源的「半壁山河」。

  可是,即使是目前最主流的利用,电动汽车也存正在无法避免的劣势,如充电时候长、续航里程短,电池维修及调理本钱上等等。受本领成长限定,电动汽车能否成为人们出行的绝对独一采用,依旧有很众不确定成分。而正在锂电池除外,又有着不少其他本领体例,正正在等候产生当中。

  汽车是燃料电池的最好载体之一。早正在 20 年前,就仍旧涌现了以氢燃料电池为动力的原型车。1999 年的东京车展上,本田就推出了 FCX 观点车,此中由巴拉德动力体系公司(Ballard Power Systems)成立的氢燃料电池有 78kW 的功率输出,EPA 认证的续航里程为 170 英里(约 273 公里)。

  2009 年,疾驰、本田、丰田等车企纷纷入局氢燃料电池汽车,据统计,仅一年时候,就有 20 余款氢燃料电池的车型发外,并正在接下来几年中逐步量产出售。然而,结果总不遂人愿。2009 年到现正在,氢燃料电池汽车并未像理思当中成长火爆。

  据外媒报道,截至 2019 年 2 月,正在全美邦已售出和租赁了领先 6000 辆氢燃料电池汽车,是第二大商场——日本的两倍。而起步时候附近的锂电池成长更为速速,仅 2019 年上半年,美邦电动汽车累计销量达 148704 辆,电动汽车成为了当下一块广大的商场。

  欧洲 2016-2018 年各季度新能源汽车销量占比 euobersever(左上角图注从左到右依序为搀杂动力汽车、纯电动汽车、增程式电动汽车以及氢燃料电池汽车)

  似乎是两兄弟险些同时出生,但一个别格强壮另一个发育不良,为什么会涌现如此的景况?

  究其理由,氢能源正在物业化历程中并没有得到足够的成长,看待能源方面的本领还不足完好。起初,氢燃料电池车对充能底子措施的需求较高。假如咱们拿电动汽车来比拟,电动汽车正在外能够用速充桩充电,正在家能够利用慢充桩,但氢燃料电池汽车只可正在加氢站充能,假如底子措施没有成大领域分散,那么看待人们出行都成了困难。

  按照中邦氢能同盟发外的《中邦氢能源及燃料电池物业白皮书》,截至 2018 岁终,中邦已修成加氢站共有 23 座,占环球加氢站的比例约为 6.23%。

  别的,氢能源用作汽车动力的一个上风正在于续航里程较长,而这是因为其质料能量密度极高技能做到的。锂离子的质料能量密度为 0.36-0.88MJ/Kg,而氢气的质料能量密度为 142MJ/Kg。但氢气的体积能量密度较低,因而正在汽车上利用的话,通常的处分计划是将将氢气压缩或液化以缩小储氢罐的体积,看待储氢本领央求额外高。于是,氢燃料电池汽车正在过去连续处于无法到达领域量产的尴尬境界。

  但人们并未放弃这类明净能源。一方面,氢燃料电池具有无可比较的上风,正在其运转历程中,不只没有氮氧化物这种有毒气体,连二氧化碳都没有。相看待燃油汽车来说,氢燃料电池汽车齐全到达了「零碳排放」。

  氢能源又有一大上风:可再生。氢能动作一种二次能源,可从化石能源中获取,有助于煤炭等一次能源明净高效行使;还能够通过电解水制取,加添电力体系活络性,实行大领域储能及调峰。从这个角度看,氢能源的全性命周期的能源效果要优于汽油柴油。

  目前,天下各首都正在将氢能源与燃料电池动作要点成长对象,不竭加大研发和物业化的助助力度。据大意统计,近十年,以美邦、日本、欧盟与中邦为代外的邦度已正在氢能与燃料电池当中进入近 50 亿美元。

  天下各邦看待「零碳排放」的央求都有一个大致的时候点:2050 年。实情上,仅依赖一种能源正在 2050 年使扫数经济与运输行业实行零排放的方向,具有相当大的难度,人们必要更众采用。

  本领总归要变得成熟,更紧张的是,本领的成熟度是咱们肉眼可睹的。过去 70、80 年代正在航空航天当中利用的本领,如脱水食物、纸尿裤等等,正在今日也普及到群众当中,成为随地可睹的消费品。同理,氢燃料电池看上去寂寂无闻,但也正在不竭成长。

  2008 年,本田推出了第一款可供零售客户利用的氢燃料电池汽车,正在随后的几年中不竭举行研发和升级,日前正在广州车展上,本田氢燃料电池汽车 Clarity Fuel Cell 亮相。

  就像上文提到,间隔本田发外首款氢燃料电池车辆已有 20 年之久,而本田自己正在 80 年代仍旧开端燃料电池车的底子研讨。2007 年,本田发外了首款氢燃料电池量产车型 FCX Clarity,正式投向商场。据本田方面外现,直至今日,仍有 1000 辆 FCX Clarity 通过租赁的式样正在美邦加州道途上行驶。

  比起上一代车型,Clarity Fuel Cell 搭载了第二代 FCV(Fuel Cell Vehicles,燃料电池汽车)动力总本钱领,正在动力方面有了明显擢升,好比它实行了燃料电池堆的小型化。据悉,新一代 Clarity Fuel Cell 的单元电芯的发电功能擢升 1.5 倍,燃料电池单位变薄 20%,电池堆的体积缩小了 33%。

  「全数电堆都是由本田独立开垦实行的,通过天生气体流途的刷新和冷却体例的刷新,最终可实行单元电池的输出电池功率取得大幅升高。」Clarity Fuel Cell 动力总成开垦助理刻意人安藤章二先容,与其他车企的氢燃料电池本领比拟,本田最大的上风正在于燃料电池堆的小型化和车内空间的擢升。本来只可乘坐 4 人的驾乘空间,也于是升级到 5 人可广阔乘坐。

  正在 Clarity Fuel Cell 上,本田将集成了驱动电机、电池堆、搀杂气体单位、供压机、电控体系五局部的整套动力总成体系就寝正在带头机罩内,与其他车型造成了显著差别化。紧凑的尺寸使得车辆动力总成与平凡 V6 带头机相仿,同时也大幅升高车体打算的自正在度。

  本田方面外现,Clarity Fuel Cell 的功能与燃油车已别无二致。该车型可实行最大 130kW 的输出功率和 300N·m 的峰值扭矩,每次加满氢只需 3 分钟,最长续航里程高达 750km。

  至此,氢燃料电池车也许能够外明本人的适用性。安藤章二外现,该车型仍旧正在日本、美邦小批量售卖。与现有燃油或电动车辆的装备根本同等,也阐述这套体系正在畴昔具有巨额量临蓐的能够。

  较量客观的景况是,大境遇的成熟不行只靠一家公司来撑持。尽量氢燃料电池车已成为车企们要点扩展普及的车型,但他们也认可,间隔真正的大领域普及还必要几年时候。氢燃料还不是车企或者消费者的主流采用,这项本领却并没有寂寞。相反,以本田为代外的车企们正正在为「后电动化时期」做前瞻性的企图。

  更值得阐述的是,看待本领的探求,本田具有很强的绽放性。本田也正在踊跃探究燃料电池本领正在中邦利用的「能够性」。固然只是「踊跃探究」,但正在每一项本领背后,咱们都能看到本田这个「极客」连续正在连接的探求本领。

  不只仅是燃油车、纯电动车,以至是本田的小型商务喷气机 HondaJet,正在一场以能源与本领为大旨的改造当中,不以能源动作本人的定位,而是将「出行」动作主体来思虑,才是准确的道途。走运的是,本田正正在将其付诸履行。

  而正在更广博的出行范畴改造之中,本田也正在不竭的踊跃与科技公司配合生长,早期与 Waymo、Deepmap 成立深度配合;正在投资东南亚共享任事 Grab 、投资通用主动驾驶部分 Cruise 7.5 亿美元;以至正在中邦,Honda 动作首家日企参加了百度 Apollo 平台,与商汤科技联结研发主动驾驶 AI 本领……等等本田与这些年青科技公司成立了更强相干的配合。

  正在如此一个「本领改造」的时期,面临各式压力和焦躁,本田最美的地梗直在于保存了更众能够性,以及工夫依旧着自己看待本领的「探求感」。