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明人不说暗话:燃料电池才是新能源产业的未来

历史上,从来没有任何一个国家会坐视能源产业不管。如果不是因为美国人钳制了日本人的海上原油运输路线,那么珍珠港事件是不会爆发的。

如果科威特不是因为原油储量达到伊拉克的八成,那么海湾战争没准是不会爆发的。所以,当全球都在迎来能源转型的时候,面对新能源产业,也同样不会有哪个国家坐视不管的。

这家中国车企押宝氢燃料电池 2025年建加氢站 电动车亚历山大

从2014年开始,我国明显加强了对新能源产业的扶持政策。这其中,又以新能源汽车产业的发展最快。在经过了几年的发展之后,我们已经可以看到以固态电池为主的纯电动车型,以及尚未出现在我们生活中的采用燃料电池的纯型。

所以,在面对琳琅满目的新能源路线时,产业应该怎么走,似乎成了一个值得讨论的问题。因为,这关系着整个新能源产业中最根本的基础设施建设问题。

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在经过了这几年以固态电池为主的纯型的市场推广后,基本上可以得出的结论是,纯似乎并不适合于目前汽车社会的运行方式。充电时间过长以及续航里程的问题正在深刻的影响着我们的用车体验,尤其是过长的问题,又和停车难的社会问题重叠在一起。

从目前来看,这似乎是个死结。而且,目前还没有明确的是,固态电池报废之后的回收处理问题,如果大规模推广,这似乎又会引发新的环境问题。

所以,正如本田技研前社长伊东孝绅讲到的那样,纯只能满足特定环境下的短途驾驶需求。

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那么,在我们可见的未来内,氢燃料电池动力会是一个合理的选择。

从根本上来看,氢燃料电池车型并不会改变眼下这个运行了132年的社会的基本运作方式。即以加注燃料作为续航补充的社会运行基础。

氢燃料电池车型的续航补充方式为液化氢燃料,除了加注口有所差异之外,和我们目前加注汽油并没有什么太大的差别。以丰田在南加州投放运行的Mirai燃料电池车的运行情况来看,一次氢燃料的加注时间大概是在三分钟左右,而一次加注完成后Mirai可实现续航可超过500公里——这完全是传统内燃机车的水平。

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而在这种方式下,停车难的问题并不会作为一个次生问题与之合并,整个社会的运行方式也不会有大的变化。更重要的一点在于,它所产生的次生的环境污染问题会比固态电池小上很多。

所以,燃料电池基础,目前正在被全球的产业所关注。其中又以日系和韩系为主,目前现代都已经推出了量产的燃料电池车型在美国南加州试运行。也同样有了量产版的燃料电池车型Clarity。

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而欧洲企业则奉行两手抓两手硬的政策,一边研究见效快的固态电池技术,一边铺垫燃料电池技术。这其中又以宝马走的最远,早在十几年前就已经推出了首款氢燃料动力的宝马5系。不过没有量产。

在国内,长城汽车是目前少有的几家明确了燃料电池动力作为未来技术发展路线的企业。在2018年,正式加入国际氢能委员会,成为首家进入该委员会的中国企业,同时该委员会成员还包括奥迪戴姆勒通用等著名跨国公司。

长城这一次涉足的,已经不仅仅局限在燃料产品上,而是拓展到整个氢能源产业上。液态氢燃料的制作和储存技术是目前正在攻关的技术。

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在2018年,也就是加入到国际氢能委员会的同一年,全国第一家氢能技术中心在投入使用,到2025年,将建设全国首座配备深冷压缩技术的液氢加氢站。

我们可以这样理解,氢燃料电池技术就是在纯上安装一套小型的燃料电池发电机组,由此来驱动电动机的运行。事实上,燃料电池已经作为一种新兴的发电技术出现在部分电站当中。

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燃料电池动力的运行原理是这样的。氢燃料在燃料电池的阳极板,也就是负极,经过催化层的作用,将氢原子的一个电子分离出来。然后失去电子的氢离子通过质子交换膜到达燃料电池的阴极板,也就是正极。

游离后的电子不能并通过质子交换膜,所以就只能经过外部的通路到达阴极板与氢离子重新结合,在电子的运动过程中自然就在外电路产生电流。而这个电流经过逆变器以及控制器等装置之后,就能够到达电动机驱动其运动产生动能。

到达阴极板之后的电子又与在那里的氢离子和氧原子重新结合为水,而这些水就作为唯一的排放物排放出来。整个过程并不会产生环境污染问题。

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那么,它的技术难点就在于,那个不能让游离的电子通过的质子交换膜。而这个也是在过去很长一段时间内制约着燃料电池车型发展的重大短板。因为,在过去,这个质子交换膜的材料是铂,没错,就是用来做钻戒的铂。

这个成本可见一斑。有多贵呢?在2010年上海世博会上试运行的那些燃料电池车型,单台车的成本至少要超过300万。所以,在很长一段时间内,整个产业研究的问题就在于,燃料电池的成本如何降低。

转机最终还是出现在日本人那里,随着2014年Mirai的亮相,也正式宣布突破了质子交换膜的技术难点,以一种竹炭材料取代了铂作为质子交换膜。这样一来,使得燃料电池车的成本得到了大幅度的降低,这也是Mirai能够走向量产的重要保证。还不仅仅如此,在2014年年末,也正式开放了Mirai燃料电池车的技术专利,为这一技术的普及扫清了障碍。

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其实,的此举很好理解,在固态电池的纯正在成为可以迅速见效的一种新能源动力的趋势下,只有放开技术专利才可以吸引到更多的加入到燃料电池的研发当中,继而推动氢燃料基础设施的建设,并且掌握氢燃料电池技术的标准制定权。这个,很重要。

燃料电池技术的另一个难点就在于,如何储存和加注液态氢燃料。

目前以以及的技术路线来看,氢燃料的加注依旧是以液态氢为主。这也就意味着整套加注机构和车载储氢罐需要高压和隔热的环境。正在研发的这一技术为深冷压缩技术,可以将氢气高效加压至5 MPa, 50 MPa 或 70 Mpa,此外低温气体(深冷压缩气体)亦可直接加注无需预冷。这样的加注路径最根本的目的还是在降低氢能源车的使用成本。

预计,采用这一技术的氢燃料终端加注成本可低至30元到40元每千克。这就为后续氢燃料电池的推广又扫平了一个障碍。

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可以肯定的是,氢燃料电池技术是新能技术的未来,而新能源产业也将成为未来我国要大力扶持的产业。当其他企业还在固态电池的模式下探索解决方案的时候,已经开始的氢燃料电池技术的研发可以说走在了整个产业的前列。

而这种前瞻性的研发,不仅仅是有利于本身的发展,也将会有助于我国的燃料电池产业在未来的燃料电池车型标准建立中话语权的提升。


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