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氢燃料电池成为救世主 是终极能源方案?

2018-08-26 08:46编辑:pyszyl.com人气:


  2018年5月初,在日本首相安倍晋三的陪同下,中国总理参观了丰田北海道生产线的一台Mirai氢燃料电池车。照片中,总理一脸凝重。

  加氢3分钟,续航600公里。

  对比饱受白名单呵护与资本青睐的动力电池:“快充20分钟,续航300公里”已经是业内翘楚。

  “被骗了!动力电池是大忽悠,氢燃料电池才是终极能源方案!”

  这样的报道铺天盖地而来。配着总理的表情,一时掀翻了国内舆论。

  宇宙第一元素,终极的清洁能源——身负盛名,氢是救世主?是炸碎动力电池统治的重磅炸弹?

  又或者,难成大器,如钢铁侠Elon Musk所言:“氢燃料电池的投资非常愚蠢”。

  纯电动一路狂飙,氢能源暗自磨刀

  2017年,全球纯电动车销量122万辆,相比2016年增长近五成。得益于政府的鼓励政策,中国的纯电动车销量65.2万辆,撑起了半个地球。反观氢燃料电池车,2013年到2018年,累计销量6475辆,其中75%的销量由丰田贡献。

  “产业化落后了不止十年!”看衰氢能源车的人声称。

  然而,主流动力电池的局限,业内人都一清二楚。即使是Model 3所采用的,目前能量密度最高的三元锂电池21700,能量密度也不过是300Wh/kg,快充30分钟,续航210公里。充满的话

  可是充满氢燃料电池车的两个储氢罐只需3分钟,续航里程达600公里。单纯从用户体验和摆脱里程焦虑的角度,氢燃料电池有碾压优势。

  虽然纯电车的急先锋马斯克号称,下一代的Tesla将会拥有长达800公里续航能力的电池,但是业内人一清二楚,目前高镍三元锂电池如811尚且面临多种技术挑战,镍的用量增加之后,会导致相应的电极材料的结构稳定性降低,从而导致电池循环寿命和安全性大幅降低。

  打嘴炮没用,还是要看数据。

  氢气1个标准大气压密度为0.0899克/升,热值为1.4亿焦/kg,也就是大约1公斤氢气完全释放能量有39度电,转换效率最高60%,按500公里80度电算需要3.45公斤氢气(以Mirai为例),大约38375升体积,用60升高压罐装需要加压到639个大气压。目前丰田和本田已经将70MPa的高压储氢罐应用于量产,氢燃料电池车一口气跑500公里不是个问题,背一个储氢罐就能搞定。

  事实上,身为化学元素周期表上的第一元素,氢生来是种“宇宙黑科技”。虽然在地球上易于逃逸,常以化合物的身份存在,但在广袤宇宙之中,氢是含量最丰富的元素——太阳就日以继夜地进行氢聚合反应,释放出巨大的能量,为太阳系带来光明与生命。

  而地球之上,所有人类活动都建立在能源之上,人类生活水平的提高,必须以人均消耗能源的提升为基础。人类历史上每一次成功的能源变革,都有一个清晰的主线逻辑,就是能量密度(或者说热值)出现数量级上的跃升。

  如煤炭能量密度是木柴的160倍,石油约为煤炭的2倍。这类似英尔特创始人格鲁夫在IT领域提出的10倍速原理,即能够成功颠覆(10倍提升)的新技术一旦出现,便会星火燎原,摧枯拉朽。这反映在煤炭替代柴薪,石油替代煤炭之上。

  各类能源能量密度约为下表,氢气表现出了“一骑绝尘”的高能量密度:  

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  (三元锂电替代汽油机的过程如此费劲,也怪能量密度的先天不足啊!)

  而除去能量密度,更清洁亦是能源发展的线索:从伐薪烧炭到发现煤炭,再到利用石油,利用天然气,能源的进化史事实上是一场“脱碳的革命”——如果薪柴的碳元素含量是一百个碳单位,煤炭的碳含量是十个碳单位,石油的碳含量减少到了一个碳单位。煤炭相比薪柴更清洁,石油相比煤炭更清洁;到了氢,由于不含碳,燃烧后的产物是水,因此可看作是“零碳排放”的高清洁能源。

  纵观能源史,从能量密度和含碳量的历史规律上,氢燃料电池给了人们许多的想象空间——动力电池难堪能源变革的重任,氢能源才是终极能源?

  难怪动力电池一路狂飙背后,以丰田为首的企业暗暗磨刀,准备为开拓氢燃料电池而披荆斩棘。

  而马斯克等人为什么会鄙视氢燃料电池车是种“傻瓜能源”呢?加州的ZEV法案(类似于中国的双积分),让做出零排放的Model S的Tesla从通用等传统车企手里赚了不少积分钱,而丰田、本田FCV的推出显然是来“砸场子”的。早在2013年,特斯拉通过卖Model S的积分就大赚1.4亿美金,一度实现盈利。而氢燃料电池由于超高的续航里程和0排放量,积分超过BEV。

  马斯克看到有人抢他生意,怎能不急?

  宇宙黑科技受到质疑

(来源:网络整理)

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