文/土木
2022北京冬奧會,除了關注奧運健兒們在賽場上為國爭光外,此次冬奧會我國創造的眾多“世界之最”同樣值得關注。奔馳冬奧會本着“綠色辦奧”的理念,首次在奧運火炬上採用了氫作為燃料。
同時本次冬奧會還是歷史上奧運服務用車中新能源車輛佔比最高的一屆,其中包括了140台豐田第二代MIRAI氫燃料電池乘用車,以及107台柯斯達燃料電池動力總成車型。此外,北汽福田歐提供了497輛氫燃料客車服務保障北京冬奧會。
雖然現在純電汽車發展得如火如荼,但通過此次冬奧會不難發現,目前氫能源汽車同樣也是國家重點關注的方向。對比純電,很多人質疑電池的污染,對於氫燃料來説就不存在污染問題,由於氫燃料電池經電化學反應後的產物為水,所以氫燃料電池也被認為是節能減排發展的未來方向。
那是不是未來就應該發展氫能源,電池終將會被淘汰?目前來看,這並不現實。
1、氫能源汽車發展
燃料電池是一種原電池。也稱為一次電池,與二次電池相對應(如蓄電池),二者區別在於原電池不能充電,是藉助於化學過程,將燃料的化學能直接轉換為電能。
根據電解質的類型,可分為六大類:質子交換膜燃料電池(PEMFC)、鹼性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固態氧化物燃料電池(SOFC)和直接甲醇燃料電池(DMFC)。
而目前燃料電池主要是氫燃料電池,氫燃料電池利用空氣和氫氣發生反應產生電能,唯一的排放物為水。氫能作為一種可再生能源,由於其作為燃料的零排放能力,其受到了全球各大汽車集團的重視。隨着各國對燃料電池技術的投入,燃料電池技術不斷成熟,燃料電池汽車(FCEV)開始快速發展。
2、氫能源汽車的優劣勢
氫燃料對比電動汽車的優勢,就類似於燃油車對比純電車的優勢,因為電不能儲存,但是氫燃料可以儲存。因此純電車因為補能效率低下,連續使用肯定都會有續航焦慮。氫能源就沒有這個問題,因為氫能源的加註過程和燃油車一樣簡單高效,幾分鐘即可加滿。
而氫能源的劣勢就是,氫能源本質上依然是一種物理燃料,需要有生產、儲運、加註整套社會解決方案。這樣一套方案和傳統的燃油方案是一樣的,是一個龐大的社會問題,社會成本巨大。
氫能源和電能可以視為互補的關係,富餘的電或者可能會浪費掉的電,都可以通過電解或者其他形式轉換成氫,然後氫是可以儲存的形態,這樣就形成了優勢互補,所以二者協同發展是最理想的狀態。
3、共同發展
燃料電池能量密度高,但加氫站建設不易、佔用車輛空間較大,因此更適用於長途場景、固定線路場景的中重載貨車或客車等商用車,或者是大型乘用車。
鋰電池能量密度低,但充電樁建設靈活性高(家用停車位就可以安裝),因此更適用於中短途乘用車。
長遠來看,鋰電池技術與燃料電池技術都會持續進步,各自的劣勢也會逐步改善。但是,兩種技術的優劣對比不會發生根本改變,因此二者都會在各自的應用場景裏蓬勃發展,而並不是對立與替代關係。
4、國內發展情況
豐田毫無疑問是氫燃料汽車領域的領跑者,早在1992年,豐田就已經展開了對氫能源汽車的研究。豐田mirai於2014年12月15日在日本正式上市,是全球第一台量產的氫燃料汽車。如今,豐田MIRAI已經進化到了第二代。
自主汽車品牌方面,上汽、吉利、長城、北汽、廣汽、長安等中國汽車企業也在深耕氫燃料電池汽車技術。
比亞迪已經進入氫燃料汽車領域,其旗下的“儲氣罐安裝座、儲氫裝置及汽車”專利獲得授權,未來比亞迪會在純電和氫能源汽車多線發展。
上汽集團早在2001年便啓動了“鳳凰一號”燃料電池汽車的項目,上汽大通MAXUSEUNIQ7是世界上第一個燃料電池MPV,上汽計劃在2025年前,推出至少十款燃料電池整車產品
吉利於2021年發佈了氫燃料電池公交客車F12,北京冬奧會期間,吉利的氫燃料客車作為專用保障服務車。
長城汽車於2021年正式推出了氫能戰略,目前,長城汽車已經實現"電堆及核心組件、燃料電池發動機及組件(控制器等)、Ⅳ型儲氫瓶、高壓儲氫閥門、氫安全、液氫工藝"六大核心技術和產品的知識產權完全自主化。
廣汽於去年發佈了廣汽傳祺Aion LX Fuel Cell,基於廣汽集團GEP2.0平台開發,搭載由廣汽自主開發了燃料電池系統和車載儲氫系統;長安CS75 FCV燃料電池車於去年正式亮相,新車採用燃料電池系統;紅旗於2021年推出了H5-FCEV。
雖然氫燃料汽車的落地依然是道阻且長,但是各家車企都沒有輕易放棄,所以未來的氫燃料汽車同樣是值得期待的。
總結:
長遠看來,氫電池因為其能源清潔,零排放,續航里程長,大型商用車的加註時間短,且適應極寒地區,在未來的國內也會有着一席之地。國家的發展策略也是兩手抓,兩條路都要走。未來不會是電能和氫能的對立局面,而是兩者共同發展,優勢互補來營造一個更加豐富的新能源時代。