切换城市:北京
更多应用 |
官方:微博/微信
| 车展 | 专题 | 车商通 | 商用车

凤凰网汽车

凤凰网汽车>全媒体>正文

氢燃料电池VS锂电池,谁才是未来汽车能源竞赛的赢家?

2021年12月02日 00:18:08
分享到:
来源:易车

氢氦锂铍硼,一个个碎片化的元素萦绕在我高中化学课走神的思绪中。

每每这些元素被诵读起来会不会把各位带回到美好的高中时代,化学课上元素周期表被醒目地张贴在黑板上,从那时起氢这个元素就在我们心中刻下了深刻的烙印,因为它是周期表左上角第一个元素,是世界上最轻的元素,也是宇宙中含量最多的元素,它的地位,它的特质让氢这个元素注定不那么平凡。

答案:不燃。想要弄清楚氢燃料电池车的工作原理,我们首先要搞明白传统车辆驱动的几种方式:

第一就是各位最熟悉的燃油车啦,它是由内燃机将汽油混合空气点火燃烧产生高温高压气体推动气缸做功从而让车辆跑起来的;

第二种是最近十分火爆的电动车,就是利用锂电池的电能驱动马达转动从而推动车辆前行;

第三种是内燃机发电,类似于理想ONE的增程式驱动形式,本质是内燃机给一个发电机供能,驱动发电机给电池充电。最终还是电来驱动车轮转动。在电池电量充足时,动力电池驱动电机带动车轮,此时内燃机不参与工作。当电池电量消耗到一定程度时,内燃机为电池提供能量对动力电池进行充电。相当于车上背了个加油的“充电宝”。

那么言归正传,回到氢燃料电池车上,这种形式类似于增程式电动车,但不再是内燃机给电池充电而是车上背个储氢罐,相当于换成了一个加氢的“充电宝”。那么有同学就会问了,既然是燃料电池,为什么不是氢气和氧气燃烧生成水的反应呢?

其实正因为不涉及燃烧才使得能量转化效率大幅提升,降低了内能形式的浪费。高中时我们学过电化学反应,此时要引入一个电堆的概念,其实电堆就是氢气和氧气发生电化学反应的容器,是燃料电池动力系统的核心部分。

电堆工作时,氢气和氧气分别由进口引入,氢气送到燃料电池的阳极板(负极),铂作为催化剂,会把氢原子中的电子抽离出来,失去电子的氢离子(质子)会穿过质子交换膜,到达燃料电池阴极板(正极),而电子是不能通过质子交换膜的,这个电子只能经外部电路,到达燃料电池阴极板,从而在外电路中产生电流。电子到达阴极板后,与氧原子和氢离子重新结合为水。

(补课时间:阳极发生氧化作用,在原电池中,阳极是负极!!电子由负极流向正极,电流由正极流向负极)

车辆行驶过程中,由于供应给阴极板的氧,可以从空气中获得,因此只要不断地给阳极板供应氢,给阴极板供应空气,并及时把水带走,就可以不断地提供电能。燃料电池发出的电,经逆变器、控制器等装置给电动机供电,电机再带动车轮转动,氢燃料电池车就这样轻松的跑起来了。

与传统汽车相比,燃料电池的能量转换效率高达60~80%,为内燃机的2~3倍。燃料电池的燃料是氢和氧,生成物只有清洁的水,因此,氢燃料电池汽车是真正意义上的零排放、零污染的车。

说到这有人不禁会问,既然氢燃料电池车这么低碳环保为什么还大力发展锂电池车呢?特斯拉在那憋着4680电池,电池厂商在那研究固态电池、钠离子电池等,为什么不all in氢燃料呢?此时我们就要把氢燃料电池和锂电池做一个优劣PK了。

氢燃料电池的优势:

氢燃料电池能量密度大,是锂电池的近200倍,抗低温性能好,续航里程长,加氢速度快,燃料来源广,完全0排放。

但同样也有很多劣势制约着国内氢燃料电池的发展:

1.安全问题。由于氢燃料的易燃易爆特性,让消费者普遍对氢燃料电池汽车的安全性存在顾虑,电池起火事故虽然屡见不鲜,但目前有较为完善的安全检测标准,例如像针刺试验等。相较于纯电动汽车,氢燃料电池汽车的安全监测难度更大,监控标准等也有待完善。并且对于消费者的惯性思维也有待改善。

2.技术制约。氢燃料电池汽车部分关键技术还不成熟,例如质子交换膜、催化剂等关键原材料还没有完全实现自产自用,还需依赖进口。

3.成本限制。据估算,目前国产氢燃料电池汽车的综合制造成本平均约为150万元左右/辆,同类性能的电动车和燃油车造价仅为其1/6和1/10。

4.产销差距。数据显示,当氢燃料电池汽车全球销量还在为突破万台而欢呼时,电动汽车已将销量提升至百万台的量级,2020年全球电动汽车销量超过300万辆。即使是目前技术相对成熟领先的氢燃料电池车丰田Mirai,全球销量也只有1800台左右。

5.加氢站数量。目前全球加氢站约为544座,我国建成加氢站128座。加氢站数量少,无法形成规模效应,加氢站少从而反作用于氢燃料车的普及,形成恶性循环。

6.车型因素。从目前氢燃料电池乘用车和商用车发展来看,乘用车由于技术难度大,使得在乘用车领域目前还处在初级阶段。与乘用车相比,氢燃料电池商用车的技术门槛相对较低、商用车运行在相对固定的线路上,对加氢站的依赖性低于乘用车。因此在燃料电池产业发展的初期,发展氢燃料电池商用车的价值高于乘用车。

因此总结起来,目前锂电池在成本,配套设施以及市场认可率来说会强于氢燃料电池,当然氢燃料目前在国家的大力扶持和推动下会一步步走向正轨,强劲的续航能力可以大幅解决里程焦虑的问题,并且不再受限于南北方气温差距导致的性能降低。最关键的还是它零排放、零污染的终极能源梦想。在“双碳”目标的推动下相信在未来几年氢燃料电池会迎来爆发式的增长。

政策支持:

我们对2021年11月公布的相关政策做了简要汇总,具体如下:

2021年11月3日,上海发布了《关于支持本市燃料电池汽车产业发展若干政策》,政策明确统筹中央和市级财政资金,2025年底前,中央财政、上海市、各区按照1:1:1比例出资,上海也在11月11日正式启动燃料电池示范项目工作。

2021年11月8日,河南濮阳发布《濮阳市支持氢能与氢燃料电池产业发展若干政策》,在加氢站扶持方面,河南濮阳市提出对新建日加氢能力不低于500公斤的固定式加氢站,按建设实际投资(不含土地费用)的40%给予补助,最高不超过1000万元,这是截止目前全国加氢站补贴力度最大的一则政策。

2021年11月18日,重庆市人民政府办公厅印发《重庆市支持氢燃料电池汽车推广应用政策措施(2021—2023年)》,自2021年1月1日起,对纳入全市整体规划并建成运行的前10座加氢站给予建设补贴,单站补贴金额最高不超过300万元。

2021年11月24日,浙江省发改委举行《浙江省加快培育氢燃料电池汽车产业发展实施方案》媒体吹风会。根据“实施方案”,浙江省将布局掌握氢燃料电池相关基础材料、关键零部件等核心技术企业的建设。

短短一个月的时间就有多地发布了有关氢燃料电池的鼓励和补贴政策,并且近年来国家政策也在大力扶持氢能源。根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》规划:到2025年,氢燃料电池汽车保有量达到10万辆左右,加氢站数量达到1000座以上;到2035年,氢燃料电池汽车保有量达到100万辆左右,加氢站数量达到5000座以上。

我们可以看到一种井喷式的利好政策在向氢燃料路线偏移,也许在不久的将来我们可以看到氢燃料电池车会成为一种新的主流。

企业发力:

在刚刚闭幕的第四届进博会上,我们可以看到多家企业展示了旗下氢能源产品,并加紧谋划氢能全产业链布局。

1.起亚汽车的氢燃料应急救援车(RHGV)亮相展出;

2.丰田展出了采用氢燃料电池动力的Mirai 和柯斯达福祉车,而丰田Mirai采用氢燃料动力系统,最大续航里程可达850km;

3.现代汽车建立的首个海外氢燃料电池生产基地将于2022年下半年投入批量生产,产品将主要供应现代的氢能源车Nexo,初期的规划年产能将达到6500套;

4.上汽通用五菱旗下新一代氢燃料电池试制车正式亮相。

5.米其林展出Mission H24氢能源赛车。米其林为其量身打造了包含46%可持续材料的新款赛事轮胎。米其林和佛吉亚合资公司森碧欧提供氢燃料电池系统。

值得一提的是本次北京冬奥会赛事交通服务用车中,丰田提供的节能与清洁能源车辆在小客车中占比100%,在全部车辆中占比85.84%,为历届冬奥会最高。考虑到冬季车辆使用场景的特殊性,丰田特别筹划了首次大规模投入FCEV “第二代Mirai”、“柯斯达氢擎”助力冬奥。此外,还将使用搭载了丰田氢燃料电池系统的北汽福田氢燃料电池大巴共计约200余台。

另外就在11月30日,中国石化在北京、乌鲁木齐、新疆库车三地举行云启动仪式,宣布我国首个万吨级光伏绿氢示范项目 —— 中国石化新疆库车绿氢示范项目正式启动建设。

这是全球在建的最大光伏绿氢生产项目,投产后年产绿氢可达2万吨。新疆库车绿氢示范项目是国内首次规模化利用光伏发电直接制氢的项目,总投资近30亿元。主要包括光伏发电、输变电、电解水制氢、储氢、输氢五大部分。项目预计2023年6月建成投产,生产的绿氢将供应中国石化塔河炼化,替代现有天然气化石能源制氢。预计每年可减少二氧化碳排放48.5万吨。相当于植树造林30万棵。

这里还要普及一个知识点,目前市面上95%以上的氢气是由化石能源转化而来,在这个过程中还是会释放大量二氧化碳,俗称,“灰氢”,因此与灰氢相对应的就是“绿氢”,绿氢由“绿电”而产生,绿电是风、光、潮汐、地热等可再生能源发电,通过绿电电解水产生的氢气就是绿氢了。

言归正传,企业争相布局不仅是为了能够实现降低全球碳排放的宏伟目标,也代表氢燃料电池的发展已迎来关键的窗口期,如何能在这片蓝海中获得一席之地,需要各企业拿出过硬的技术储备以迎接一波又一波的利好政策。

其实现如今我们可能认为氢燃料电池车还有着这样那样的问题与阻碍,但是我们不妨回想一下锂电池车的发展历程和市场认可的改观也不是一朝一夕就解决的,但现在我们看得到电车的普及程度已经远超出我们的想象,电池的续航问题在不断改善,充电设施在逐渐覆盖我们生活的各个角落。

因此可见每一个新兴产业的演进从兴起到发展再到成熟,都会经历从难到易,从复杂到简单,从最开始技术不成熟、成本高、配套稀缺难以普及,到通过政府引导、政策扶持和先期市场培育,不断试错调整、技术和产品不断快速迭代、配套设施逐渐增加,逐步形成规模效应,成本价格大幅下降,进入市场商业化运营,氢燃料电池汽车的发展也同样要经历这个过程。因此,可以预见,随着政府政策引导、市场应用需求、消费者接受程度、技术产品提升、运行成本降低、配套设施建设等方面的持续改善,氢燃料电池汽车发展前景未来可期。

我们看到从油到电,从电到氢,从引擎轰鸣到低碳环保,从拥堵无序到智能有序,这一切质的变化都需要付出时间量上的积累,我们在发起一场逆熵而行的革命,你会是下一个志愿者吗?

  • 凤凰网汽车公众号

    搜索:autoifeng

  •  官方微博

    @ 凤凰网汽车

  •  报价小程序

    搜索:风车价

网友评论
0人点赞
|
评论0
加载中...

大家都在看

趣图推荐