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燃油车的“终结者”不一定是纯电动车 有可能是氢燃料电池车

原标题:燃油车的“终结者”不一定是纯电动车 有可能是氢燃料电池车

早在十多年前我还在读书的时候,中学物理课本上就介绍了两种看似完美的技术。一个是解决能量来源的“核聚变”,另一个是解决了能量存储的“石墨烯电池”,并且在课本章节的最后都留下一句“目前此项技术尚未成熟,预计离大面积普及还有30年”,让人浮想联翩。当时老师甚至大胆预测,一旦这两项技术投入商用,充一次电跑半年的纯电动车将成为燃油车的“终结者”。

然而快20年过去了,可控核聚变技术依然停留在100秒左右的实验水平,离实用相差甚远;石墨烯更是沦为淘宝劣质充电宝的营销代名词。令人尴尬的是,纯电动车似乎对石墨烯电池不感兴趣,依然使用传统的锂离子电池技术,在续航和充电速度方面存在严重瓶颈,成为新能源车主们心头永远的痛。眼见纯电动车取代传统燃油车无望,是否意味着燃油车已经没有敌手了呢?

并非如此,一向走在技术前沿的日本车企率先推出了可供量产的氢燃料电池车。那么,这种号称零污染、零排放的完美汽车技术是否真的能成为传统燃油车的“终结者”呢?

锂电池瓶颈成就氢燃料契机

不论是在纯电动车领域做得最好的特斯拉还是做得最接地气的比亚迪,都将三元锂离子电池作为车辆的主要蓄能部件,这也导致它们都存在续航短、充电时间长等问题。即便是特斯拉Model S 100D车型,实际续航里程也只有厂商标称里程的7成左右。在冬天低温天气等电池活性降低的情况下,纯电动车的实际续航里程更是有可能跌破理论值的一半,与一箱油能跑将近1000km的传统汽油车确实是相差悬殊。而即便是使用特斯拉的快充装置,充满这块100kwh的大电池也需要近2个小时时间,要换成家用220V的电源那充电时间就更别提了。

如果拆开高大上的特斯拉,你会发现内部巨大的电池组都是由这样一节节比5号电池略大的18650电池组成。而锂离子电池的单位能量密度在最近10年间只提升了不到2.5倍,并且依然远远低于汽油,从手机电池由10年前的1500毫安左右变成如今的3000毫安左右可以佐证这一点。

为了有效提升纯电动车的续航能力,目前厂家普遍采用的方法是堆砌更多的电池。以蔚来ES8为例,光70kwh电池的重量就已经达到518kg,算上前后两台电机的重量,整个动力驱动系统的重量差不多是传统汽油车的2倍以上。较大的重量也给纯电动车刹车以及底盘部件带来很大压力,而如果能量回收系统工作效率不高,那么在拥堵城市中行驶将直接缩短车辆的实际续航里程。正是因为锂离子电池的“先天不足”,才让氢燃料有了“大展身手”的机会。

氢燃料的优势和劣势

上述三个纯电动车最致命的问题给了燃料电池汽车弯道超车的绝佳机会。首先,液态氢气的能量密度和汽油类似,以本田Clarity车型为例,100升容积的燃料电池汽车储氢罐能为车辆提供800km以上的综合续航里程。其次,通过高压技术,注满与油箱类似容积的储氢罐只需3-5分钟时间,几乎与汽油车加油时间一致。最后,氢燃料电池车的主要结构由质子交换膜、电机、储氢罐组成,整体重量比汽油车更轻,结构也更为简洁,因此能在很大程度上帮助车辆实现轻量化的目标。

还有一点非常重要,纯电动车的电能虽然可以来自风力、潮汐、太阳能等清洁能源,但将其储存在电池内并长期保存的成本十分高昂。然而将电能通过电解转化成氢能和氧气后,只要储气罐性能足够好,长时间稳定保存的成本和汽油类似。

既然氢燃料电池车有这么多优势,为何推广起来相比采用锂离子电池的纯电动车慢了这么多呢?

原因之一,目前膜电极和空压机技术的寿命不过关,只有丰田、本田、现代等少数几家日韩车企能做到2-3万小时的寿命,且成本高昂。普通车企的氢燃料电池汽车能量转换模块的寿命基本都在数千小时徘徊,离大规模实用还差很多。

原因之二,高压车载储氢罐的安全问题尚待验证。氢气拥有非常活泼的化学状态,且普通状态下为气体,需要加压才能变成液体,这就导致每一辆氢能源车都会携带有高压气瓶。然而一旦发生碰撞等意外情况,气瓶破裂导致氢气浓度上升,发生爆炸的可能性也比汽油车高很多。

原因之三,相比铺天盖地的加油站,氢燃料电池车和锂离子电动车都面临同样的问题,那就是加氢站数量严重不足。锂离子电动车虽然充电慢,但在家里、单位等没有快充的地方依然可以使用220V市电来补充电能,而氢燃料电池车除了加氢站没有其他补能路径。由于一座加氢站的建设成本要远远高于普通加油站和充电站,因此在没有形成一定规模之前,建一座亏一座是板上钉钉的事。

国内氢燃料汽车的发展

虽然氢燃料电池车的发展面临诸多困难,但在国内一众车企中依然有佼佼者站在了技术最前沿。其一就是上汽新能源,它也是目前国内氢燃料汽车规模最大、综合实力最强的车企。上汽启动燃料电池车项目的时间较早,通过与国内清华、同济等顶级高校的合作,在2010年世博会期间就已经推出过试运行的氢燃料电池车。2016年,上汽还推出国内唯一一款荣威950氢燃料电池乘用车,并采用了先进的70兆帕储氢系统。

爱驰Gumpert Nathalie概念车

第二家有些令人意想不到,它就是国内造车新势力的代表之一——爱驰汽车。它在德国的子公司爱驰恭博推出的Gumpert Nathalie就是一辆甲醇燃料电池跑车。这辆车和普通的氢燃料电池车有些不同,采用甲醇为燃料,原理是在车内完成甲醇变氢气的过程,再用取得的氢气进行车辆驱动。

第三家不是车企,而是燃料电池核心零部件供应商亿华通。这家成立于2004年的新能源技术企业背后依托清华大学的雄厚科研实力,在该领域深耕十多年,目前很多车企的氢燃料电池车核心技术都来自于它。

写在最后

汽车驱动技术的研发是车企向前发展的一大方向,虽然氢燃料电池车拥有非常美好的前景,但目前全世界也只有丰田、本田、现代等少数几家车企在跟进,并且推出了自己的氢燃料电池车型。不过,相信随着传统化石能源的减少以及锂离子电池瓶颈问题的愈发凸显,氢燃料电池车将会被越来越多的消费者接纳,这一过程就像百年前马车被汽车取代一样。未来或许有一天,续航800km以上,排出的都是水的氢燃料电池车也会走进千家万户。返回搜狐,查看更多

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