如何打赢破局之战?谈氢燃料电池车的发展之路

洞察|搜狐汽车|2018-06-06 12:05

说起氢燃料电池车,无疑是当下提及率很高的一个词,它的出现既迎合了当下社会节能低碳的社会理念,又集“终极环保”与多项黑科技于一身。但说起来它却并非一项新事物,那么氢燃料电池车究竟有着怎样的发展之路,未来的推广和普及又会存在什么样的障碍呢?

什么是氢燃料电池车?

燃料电池汽车是指以氢气等为燃料,通过化学反应产生电流,依靠电机驱动的汽车。其通过电解水的逆反应,使氢气与空气中的氧气结合,产生驱动汽车所需的电能。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,只会排出水,因此从环保和节能方面,氢燃料电池车可以说是汽车发展非常理想的阶段。

相比于电动汽车,燃料电池车具备轻量化、续航力久、充能时间短、电池寿命长的优势。在重量方面,同样功率的氢燃料电池相比电动车沉重的电池组重量仅有一般,可极大减轻车辆负担;续航和充能方面,以现有的Mirai为例,其一次加氢仅需3分钟,续航里程达到650km,电池寿命达20年以上,这些都使电动车望尘莫及。

除了对比电动汽车的巨大优势,其相较燃油车(包括混动)也有独到之处,首先在于它的环保性,氢燃料电池车的排放物仅仅是水,比起燃油车的尾气污染优势明显;其次其结构更加简单,便于维护和保养,故障率相比较也更低。

那么就是这么优势明显的氢燃料电池车,为何却不如理想中钠盐得到快速推广和发展呢?究其原因,这其中涉及的诸多问题使其推广起来仍举步维艰。

技术壁垒

氢燃料电池技术门槛高,需要巨额投入,而在这方面目前大部分车企基础薄弱,在氢燃料电池方面并没有开展相关研发和产业化准备,其中包括催化剂双极板等关键部分材料以及高压储氢罐、氢循环泵等无大规模量产的能力,总体产业链形成尚需时日。

成本控制

对于燃料电池而言,目前的最大的问题是没办法进行较大规模化应用。根据美国政府部门最新数据显示,2017年每生产1000套80kW质子交换膜燃料电池系统燃料电池,燃料电池系统成本为179美元/kW(包含高压储氢罐、电池堆、动力控制单元等),每生产1万套燃料电池系统成本为79美元/kW,其中电堆成本为39美元/kW。

以Mirai为例,2016年该车产量已提升到2000辆,2020年这一数字将达到30000万辆,以这个数据这算,单套电池系统成本仍需1万余美元,相比锂电池成本仍旧居高不下。

限制燃料电池应用的最大问题就是催化剂。Pt催化剂太贵,容易中毒,可是其他的催化剂相比而言性能差了不少。针对这点常用的方法是把催化剂材料做成纳米级的颗粒,用最少的催化剂做出最大的效果。当然新一代Miraiy已经成功降低了约90%的铂金需求,这也是一个巨大的突破。

燃料电池的能量转换效率

我们知道任何一种能量转换成另外一种,转换效率都不可能是100%,电动车直接使用电能,相对效率较高,相比较之下燃料电池先将电能转换为化学能,然后再得以转化,中间的能量损耗要多的多。

氢气制备运输的安全隐患

氢气是一种高危险气体,不仅具有很强的易燃易爆性,还有一定的窒息性,因此在氢气运输的问题一不留神就会造成重大事故的发生。除了在运输中当心之外相关人员需配备专业氢气检测仪来检测氢气是否有泄漏的情况发生。

产氢与用氢不在同一地方,将通过电解水等方式制成的氢的储存和运输到加氢站,是燃料电池车大规模推广应用的关键环节。目前,我国氢气储存和运输技术仍不足,能完成存储和运输的企业少之又少,氢气制备及加注企业整体水平依旧不足。

虽然氢燃料电池车的优势在于加氢时间短,仅需短短3分钟。但在如此短时间完成加注,对整套系统承受能力提出了极大的挑战,一旦在此过程中氢气浓度过高,就有发生爆炸的危险。

与加氢站等基础设施的依附关系

氢燃料电池车的发展与加氢站等基础设施的建设有密不可分的关系,如果燃料电池车销售不好,则相关企业不愿铺设过多加氢设备,如若加氢站无法普及,则势必会影响氢燃料电池车的大规模推广,这其中的利害关系不言自明。

氢燃料电池车无疑有着美好的未来和广阔的市场前景,但其发展中面临的问题同样不可忽视,从制氢、储存和运输等整个产业链都远没有形成规模,只有妥善处理和解决这些发展过程中遇到的问题和隐患,它的量产和普及才能成为现实。至于未来氢燃料电池车能够逆势而起,我们也将持续关注。

来源:搜狐汽车

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