天天看點

冬奧會的交通主力 氫能源車為什麼沒有大規模普及

冬奧會的交通主力 氫能源車為什麼沒有大規模普及

精彩的2022北京冬奧會已經開幕十餘天,冬奧會的成功舉辦讓北京成為史上唯一的雙奧之城,成功的背後離不開各個重要崗位辛勤工作的人員,“綠色環保”是本屆冬奧會的一大亮點,為了降低排放大規模使用了氫能源車作為交通工具。其實氫能源車誕生已經很多年,發展過程卻并不順利,以普及程度來看,遠遠不及純電動車型,而這背後的原因是什麼呢?

冬奧會的交通主力 氫能源車為什麼沒有大規模普及

氫能源車型主要分為兩種,一種是直接以氫氣作為能源,用内燃機燃燒氫氣做工推動車輛行駛,曆史可以追溯到1807年瑞士Francois Isaac de Rivaz設計的内燃機,該内燃機将壓縮氫氣儲存在氣球當中。

冬奧會的交通主力 氫能源車為什麼沒有大規模普及

1941年二戰期間為了應對能源短缺,前蘇聯軍事技術員Boris Shelishch改裝了200台GAZ-AA卡車,這些車型全部以氫氣作為動力來源。

冬奧會的交通主力 氫能源車為什麼沒有大規模普及

現代氫能源汽車則是将氫燃料作為還原劑,将氫氣作為還原劑,空氣作為氧化劑,通過燃料的燃燒反應将化學能轉化為電能,最終産生的物質就是水,這種方式相比于直接燃燒空氣有着更高的能量轉化效率,甚至能超過80%,而直接燃燒氫氣轉化效率僅僅為30%多。這就是氫燃料電池。

冬奧會的交通主力 氫能源車為什麼沒有大規模普及

首款真正意義上量産并上市的氫燃料電池乘用車是豐田的Mirai,該車于2014年上市,補氫3分鐘,續航500km,相比于現在的純電動新能源車型,能量補充效率有着絕對壓倒性的優勢,同時氫燃料電池對于溫度的變化也不會那麼敏感,不會出現冬季續航焦慮加劇的問題。

氫燃料電池相比純電動車型有着諸多優勢,像豐田、本田、現代這些大廠前前後後研發了十幾年,至今普及程度遠不如純電動車型,主要受制于成本、能源生産和安全三大問題。

冬奧會的交通主力 氫能源車為什麼沒有大規模普及

以豐田的Mirai為例,氫燃料電池所使用的催化劑為鉑金,産量極低,價格極高,而燃料電池所使用的的質子交換膜被杜邦和另一家日本公司壟斷,這最終也推高了車輛本身的價格。

冬奧會的交通主力 氫能源車為什麼沒有大規模普及

其次是能源的生産,氫氣屬于二次能源,制備氫氣最簡單直接的辦法就是電解水,這也是大家學生時代課本中學到的,同時還可以産生氧氣,不過電解水制備氫氣能耗非常高,這種方式大多是實驗室采用的方式。

冬奧會的交通主力 氫能源車為什麼沒有大規模普及

大陸氫氣制備比例

目前世界上主要的制備都是通過天然氣,占比為42%;工業副産品占比為39%,煤制氫占18%,其他方式制氫占比為1%。而大陸制氫煤、工業副産品、天然氣制氫占比分别為64%、21%和14%,其他方式制氫為1%。

冬奧會的交通主力 氫能源車為什麼沒有大規模普及

大陸是一個富煤的國家,天然氣和石油對外依存度比較高,而煤制氫會産生大量的二氧化碳,每生産1公斤氫氣,二氧化碳排放量約為30.2kg,煤本身也含有大量的雜質,發展新能源本身就是為了降低碳排放,這顯然有違主題,至于天然氣制備要更加環保,不過天然氣本身缺口就不小,小到做飯,大到工業生産、計程車、商用車都會用到,專供氫氣制備顯然不現實。

冬奧會的交通主力 氫能源車為什麼沒有大規模普及

最後就是使用的安全性,氫氣是目前已知密度最小的氣體,極易燃燒,其爆炸密度在4%-75.6%之間,爆炸的區間非常寬泛,如果一直在露天環境并不需要有太多擔心,不過汽車可是要停進地庫的,一旦在地庫發生了洩漏,達到了爆炸密度,而地庫當中又存在着大量開關、電氣裝置,一旦發生爆炸非常危險,假如在這個地庫當中又有很多相同的車,結果不敢想象。

冬奧會的交通主力 氫能源車為什麼沒有大規模普及

以目前的技術條件來看,無法做到100%的不洩漏,氫燃料電池車大規模普及到乘用車顯然不太現實,而對于固定線路的商用車來說相對使用環境更加安全一些。

氫能源大戶豐田在這條道路上走過了幾十年,雖然已經實作了量産,不過至今氫能源車型也無法實作大規模鋪開,前不久本田、戴姆勒等都宣布停止研發氫燃料電池,相比純電車型百花齊放,氫能源在汽車領域可以說是苦苦支撐。而在國家層面對于氫能源卻十分重視,美國、日本、歐盟都把氫能源提升到了國家戰略的層面,在大陸氫能源也作為十四五規劃的六大未來産業之一,氫能源或許是未來的最終能源,但并不是現在,純電動車型即使有諸多缺點,綜合下來卻最為合适。

繼續閱讀