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氢燃料:想说爱你真的好难

时间:2024-11-02 11:30:08

以目前我国的技术水平,如果氢燃料想成为“动力电池的终极解决方案”,可能并不现实。

日前,欧洲各国相继颁布的燃油车禁行、禁售法令表明,柴油车在欧洲的地位已经一落千丈。而欧洲大国集体对传统能源的“背叛”,也让国内的很多车企产生了居安思危的意识。试想如果有一天,柴油车真的“死了”,那么在新能源汽车的领域内,哪一种技术路径会一统天下,并且笑到最后呢?

随着柴油机的排放标准日渐严格,纯电动汽车出现补贴退坡,不少造车企业开始把目光聚焦到了一种更高效、更清洁的能源上,那就是被称为“动力电池终极解决方案”的氢燃料。

目前来看,很多商用车业内的企业“大佬”,纷纷紧跟潮流,开始布局氢燃料汽车,如东风汽车、福田欧辉、银隆新能源等,都推出了有关氢燃料电池的商用车产品。

爱也氢燃料

以“氢”作为材料的电池,为什么会受到如此广泛的关注呢?

首先,是其无与伦比的高效性。据了解,燃烧一克氢能释放出142千焦耳的热量,是除核燃料以外,所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,是汽油发热值的3倍。与市场上普遍使用的锂电池相比,由于氢燃料电池突破了三元电池的能量密度限制,因此发电效率通常可以达到32%至70%,所提供的续航能力可达到650公里,远远高于锂电池平均200公里的续航能力,且还可以降低电池重量,保证整车的轻量化。不仅如此,氢燃料汽车一次加满氢气的时间不足五分钟,这对于纯电动车来讲更是天方夜谭,因为即使是超级充电桩给电动车充电也需要至少一个小时的时间,慢充更是需要6至8个小时。

其次,是氢燃料杰出的清洁性。众所周知,氢燃烧时最清洁,除生成水和少量氮化氢外,不会产生如一氧化碳、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质,且燃烧生成的水还可以作为原料继续制氢,反复循环使用。而且因为是随时发电使用,所以也不会出现不易回收的蓄电池大量堆积的现象。

除此之外,在我国氢燃料电池车备受关注,还有另外一个重要的原因——政策引导。在《国家创新驱动发展战略纲要》《中国制造2025》《汽车产业中长期发展规划》等重要战略纲要中,氢燃料电池汽车均被确认要大力发展。按照《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》的规划,我国到2020年将率先实现氢能汽车及加氢站的规模化推广应用,达到保有1万辆燃料电池运输车辆;到2030年,燃料电池车保有量将达到200万辆。这意味着,届时我国氢能汽车产业产值将有望突破万亿元大关。在政策鼓励下,目前我国包括上海、北京、广东、江苏等多地均已响应氢燃料电池汽车的发展政策。

随着柴油机的排放标准日渐严格,纯电动汽车出现补贴退坡,不少造车企业开始把目光聚焦到了一种更高效、更清洁的能源上,那就是氢燃料。烦也氢燃料

然而,随着社会各界对氢燃料的关注度持续上升,很多现实性的问题摆在了面前,氢燃料生产难度高、供氢系统成本高、加氢站建设不完善等,都掣肘着氢燃料电池的发展,同时也让人怀疑,这所谓的“最终解决方案”,其可行度究竟有多高呢?让梦想走进现实总是有一段距离,被“捧上天”的氢燃料“落入凡间”后,也要经历“九九八十一难”。

第一难,氢气怎么来?与氮气和氧气不同,氢气并不是空气中的最主要组成元素,因此想要得到氢气必须需要通过工业手段,目前可选用的方法基本有四种,天然气制氢、焦炉气制氢、甲醇裂解制氢,以及电解水制氢。

具体来看,天然气制氢虽适用范围广,但是原料利用率低,且工艺复杂,操作难度高,再加之我国天然气本就缺乏,因此此方法并不实用;焦炉气制氢法目前在我国虽技术成熟、可靠,并且属于利用炼焦工业的副产物,成本较低,但是炼焦工业本身具有污染性,在未来能源结构调整中,焦炉气产量必将下降,届时此方法将难以继续使用;甲醇裂解制氢法虽然具有投资低、建成快、无污染等特点,但是其生产规模受限,并且甲醇在转化成氢气时极有可能出现泄漏,从而造成不必要的污染;最后是电解水制氢法,虽然此方法技术成熟,过程简单,但是耗电量极大,并且目前最好的电解水系统的能量转化率只能达到80%,容易造成资源浪费。

第二难,屈指可数的加氢站。相比大城市内动辄几十万个的电动汽车充电桩,氢气销售点显得少之又少,并且相隔距离也很远,截至2017年,国内建成可运行加氢站仅有7个。这不仅是因为我国氢燃料电池汽车的发展技术尚不成熟,需求量较小,还由于加氢站高昂的建造成本。以美国为例,建造一个普通的电动汽车充电桩只需花费10万美元,即使是特斯拉的超级充电站建造成本也仅有30万美元,但是建造一个氢气燃料站却需要花费100万~200万美元。因此,即使在美国,目前也只有大约50多个氢气燃料站,且其中将近一半集中在加州。

更加让人头痛的是,氢燃料电池汽车还面临着“鸡生蛋还是蛋生鸡”的问题。加氢站的后期运行维护成本较高,需要依靠加氢的规模效应平衡收支来获得盈利。但是我国燃料电池汽车目前还处于起步阶段,运营车辆很少,因此难以看到利润的商家就不会大量建立加氢站。然而,没有足够的加氢站,消费者就不会买车。怎样获得这两点的平衡,是一个亟须解决的问题。

第三难,“陪葬”的戒指。氢燃料汽车的工作原理主要是靠氢和氧化合反应产生电能,驱动发动机,但是在发电的过程中需要金属铂作为催化剂。是不是听起来有些熟悉?没错,这种金属铂就是铂金戒指中的铂,产量小而且价格昂贵。试想一下,在完全没有达到规模效应的情况下,支持一辆氢燃料汽车的正常运行,就等同于满手的铂金戒指在燃烧,因此需求越多价格反而越贵。不仅成本增加,更重要的是铂催化剂还十分“娇气”,与空气中的硫及硫化物、一氧化氮等相遇就会中毒,需要二道工序再生才能恢复活性,这无疑又给制氢的技术提出了一个难题。

由此可见,氢气纵然有着“十八般武艺”,但是在技术尚不成熟的今天,在“成本”这只大手的压制下,即使再多的优势和强项,恐怕也难逃“技术与钱”这一劫。由于氢燃料电池车的整套系统过于庞大,在目前我国的技术水平下,与燃油车和纯电动车相比都毫无优势。因此,与其跟风热炒氢燃料电池汽车,不如在技术更加成熟的领域继续深耕,突破技术瓶颈。在高楼之上再升高,总比平地起高楼要容易得多。

由于氢燃料电池车的整套系统过于庞大,在目前我国的技术水平下,与燃油车和纯电动车相比都毫无优势。因此与其跟风热炒氢燃料电池汽车,不如在技术更加成熟的领域继续深耕,突破技术瓶颈。在高楼之上再升高,总比平地起高楼要容易得多。
   

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