燃料電池將成汽車電動化主流?鋰電池表示不服!

還記得前段時間,李克強總理參觀了位于北海道的日本豐田汽車旗下工廠,流出的一張圖片瞬間火爆網絡。

圖中的總理在看到豐田汽車的氫燃料電動車Mirai時,表情凝重。

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MIirai號稱具有超過600公里的續航里程,加滿氫氣僅需3分鐘。行駛過程中不僅加油不充電,還不排放尾氣,唯一排放的廢物是純凈水。

此車一出,便引起了一陣喧囂,各路媒體紛紛炒作氫燃料電池將成為汽車電動化的主流。還打出“氫燃料電池才是燃油車的終結者”的標題,讓不少新能源汽車的從業者對其自身堅持的技術路線都產生了動搖。

在此,小編將從客觀的角度分析為什么氫燃料電池不會成為汽車電動化的主流, 以下是整理出來的幾個觀點。


燃料電池并不是“二次電池”

電池有一次電池和二次電池之分,例如日常生活中較常見的5號電池、7號電池就是常見的一次電池;二次電池可以多次循環使用,電量放完后充滿又可以使用,例如鉛酸電池、鋰二次電池。


燃料電池不同于一次電池和二次電池,它既有點像一次電池又有點像二次電池。一次電池的活性物質利用完畢就不能再進行放電,也不能進行充電,二次電池在用完后通過充電可以再次使用,一次電池和二次電池與環境只有能量交換而沒有物質交換。而燃料電池只要不斷地供給燃料,就能連續地輸出電能,燃料電池是一個敞開的電化學系統,與環境既有能量的交換,又有物質的交換。

通過比較,燃料電池和鋰電池有最本質的區別,那就是燃料電池是不可逆的,也就是說燃料電池只能將能量進行單向轉化,這也是為什么燃料電池的壽命看使用小時數,而二次電池的壽命看循環次數的原因,將燃料電池看做是一個轉化率很高的發電機更加合適。

所以燃料電池不可逆的這一點和鋰電池在汽車電動化的競爭中喪失優勢。

實際上 ,燃料電池車不單只使用燃料電池,還需要安裝鋰電池。例如上面提到的Mirai就是如此,后軸上方就布置有一個1.6kwh的鎳氫電池組。鋰電池可以使熄火后的自動鎖、防盜系統、車內燈光的正常運轉。并且還能使燃料電池達到啟動溫度,甚至為了更好的發揮出燃料電池的能量利用率,還需要鋰電池用以回收制動能量在加速時輔助燃料電池供電。

                                              

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反過來,使用鋰電池作為動力的汽車卻不需要使用燃料電池。這種需求關系必然造成鋰電池技術的進步遠遠大于燃料電池。此外,由于鋰電池具有可充電等優勢,在儲能領域和消費類電子領域有巨大的需求,必然也會拉動鋰電池技術的快速進步,從而補齊鋰電池在能量密度和充電速度較慢上的短板。因此,鋰電池在發展速度上肯定會快于燃料電池,這注定燃料電池不能成為汽車電動化的主流。


燃料電池做加法,鋰電池做減法

燃油車的動力系統主要有四部分:發動機、變速箱、油箱和控制單元;燃料電池的動力系統包括燃料電池、驅動電機、高壓儲氫罐、儲能用的二次電池和動力控制單元這五部分,同時還需要配備燃料電池升壓器。相比燃油車,燃料電池汽車動力系統的核心零部件一下子增加了好幾個,而且每個核心零部件都是極其復雜的,技術含量極高。


以存儲燃料的油箱和高壓儲氫罐為例,高壓儲氫罐的技術含量遠遠高于。首先,高壓儲氫罐內壓力很大,至少需要耐受油箱700個大氣壓,才能保證儲氫罐的安全性。所以,儲氫罐對材料的要求極高;其次,要達到盡量多的氫氣的目的,儲氫罐中的儲氫材料也有很高的要求;最后,氣壓如此大的情況下,既要保證在充放氫氣時不漏氣,又要保證氫氣以合適的速度放出來,這對閥門是極大的考驗。再比如燃料電池車的動力控制單元,不僅需要控制燃料電池,還需要控制儲能電池和高壓儲氫罐,甚至是燃料電池升壓器。這樣一套系統啊,實在是不簡單啊。

燃料電池車這種做加法的思路,完全將汽車的動力系統復雜化了,導致其價格及其高昂。就連特斯拉的創始人馬斯克也說:”把本身容易獲得的電能,用極為復雜的方法去在車內產生,是一個再愚蠢不過的方法"。

反觀鋰電池電動車卻是一個做減法的思路,其動力系統只包括了鋰電池組、電機和電控這三部分,鋰電池組相當于將燃油車的發動機和油箱合二為一了,電機相當于燃油車的變速箱,隨著輪轂電機技術的發展,未來還可以將電機和輪轂合二為一,對于電控,相比于燃料電池車,那真不知道簡單到哪里去了。

一個做加法,一個做減法,孰優孰劣,誰能勝出,答案已經很明顯了。


“電”是未來的能源貨幣

隨著技術的快速發展,我們日常生活中的大部分器件開始被賦予電的屬性,都離不開電了。只要需要能量的地方,都可以用電能直接轉化成需要的能量存在形式,電可以直接轉化為其他各種存在形式的能量。例如夏天我們常使用的電風扇,即是把電能轉化為了動能。當然,其他形式的能量也是可以轉化為電能的,例如風力發電就是將風能轉化為了電能。


通過“電",未來能量的轉化過程會變得簡單、高效,即,能量轉化為電能,電能再轉化成其他形式的能量。“電”會取“石油”而代之成為未來的能源貨幣,成為綜合成本最低的能源。所以中國在很早之前就開始布局風電、光伏、核電等新能源,制定政策鼓勵這些行業發展,一旦其上網電價和火電的上網電價持平或更低,其產業必將爆發式增長,對世界能源格局產生影響。

而燃料電池所需的燃料是一個較大的問題,氫燃料電池以氫氣為燃料,氫氣的來源主要為天然氣和煤轉化制氫。制氫需要先將化學能轉化為化學能,再將化學能轉化為電能,這個過程的能量損耗是很大的。

電解水制氫就更加離譜了,將電能轉化為氫(化學能),再將氫(化學能)轉化為電能,那為什么不直接用電呢?這也是馬斯克為什么對燃料電池車給出”把本身容易獲得的電能,用極為復雜的方法去在車內產生,是一個再愚蠢不過的方法"這樣評價的原因。

再加上基礎設施建設成本高,催化劑使用貴金屬等熟知等原因,燃料電池成為汽車電動化主流的可能性也是微乎其微。

那么,既然燃料電池車不會成為主流,那么我們為什么還要發展燃料電池呢?這是因為燃料電池還是有很多不可替代的應用場景。

1、作儲能電站,例如風電比較密集的地方,由于某一段時間風力較強,電力過剩,可以利用電能電解水制氫進行儲能,再利用氫燃料電池在電力缺乏時發電入網,也可以直接將產的氫用于氫燃料電池車,從而減少富余電力的浪費;

2、化工廠產生的副產物氫氣,直接用于氫燃料電池,可以產生雙贏的效果;

3、因自然災害的原因導致電網受到較大程度的破壞,短時間電力難以恢復,氫燃料電池作為應急供電是一個不錯的選擇;

4、對于遠離電網的區域有臨時作業要求,可以使用氫燃料電池提供電力;

5、氫氣是最輕的氣體,技術成熟后可以用在小型飛機上面,在減輕飛機的起飛重量的同時,提供動力。

氫燃料電池和鋰電池都有美好的未來,最重要的是找準自己的位置。


點擊次數:  更新時間:2018-05-12 14:55:17  【打印此頁】  【關閉
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