氫能汽車概念詳解:運行原理·制氫方式·用車成本與潛在風險

#老司機聊汽車知識#

問題:

氫燃料電池與鋰電池相比,哪個更有前途?有此類疑問的汽車愛好者應當有很多,然而這是缺乏常識才會存在的疑問;因為兩類電池功能完全不同,鋰電池可以單獨作為動力電池使用,但是氫燃料電池卻不可以。

也就是説所有標榜節能、清潔或者顛覆性技術的氫燃料電池汽車,嚴格意義上都是在撒謊!此類汽車的本質僅僅是「增程式電動汽車」,區別僅限於增程器沒有選擇內燃機,而是選擇了化學發電器,但是這種選擇是錯誤的。

氫能汽車概念詳解:運行原理·制氫方式·用車成本與潛在風險

氫能電動汽車的增程原因原理很簡單,與其別克沃藍達、寶馬i系列、理想ONE等品牌的增程汽車沒有本質區別;而在商用車型領域中,99.99%的混合動力客車與貨車,使用的也是增程系統,只是增程器選擇了柴油發動機,這種柴電增程系統已經有百年曆史了,那麼到底如何增程呢?

內燃機或燃料電池發電為動力電池組充電動力電池與增程器可同時為電機供電車輛的主要運行模式為「EV-純電」,只有在長途駕駛電池組即將虧電時,再利用增程器避免虧電或發電補充。其實這種技術不算如何先進,最普通的電瓶車都可以安裝二衝程的增程器,那麼增程到底有沒有意義呢?

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標準答案:增程駕駛可以有效降低耗油量,只是燃料電池堆是最差的選項。因為燃油汽車裝備的內燃機的熱效率非常低,在大範圍的轉速波動區間內,最佳熱效率是很難體現出來的;即使最佳效率有40%的機型,實際應用中能達到平均35%就算難得,剩下的65%是“無用功”。

然而電機相同概念的轉化比例最高可超95%,平均值也是極高的;優秀的電機可以比優秀內燃機高3倍左右,或者理解為輸出等量的能量,可以少消耗三倍的能源。燃油與電能的等效換算為“1L=3kwh”,很多電動汽車的平均電耗低至≤15kwh/100km,也就是不足5L//100km的耗油量,這是涵蓋B/C級尺寸等級車輛的數據哦,能耗何止低三倍。

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節油原理:如果使用內燃機或燃燒氫能作為動力,這種發動機總會在1000/5000rpm的轉速區間內波動;而轉速越高能耗就會越高,想要節油只能在暢通路段,以中低轉速進行定車速與轉速的巡航駕駛。

但是日常代步時總是做不到的,可是隻將這種機器作為增程器使用,發電時的轉速是恆定且相當低的;那麼增程系統的內燃機即使在起起停停的路段中行駛,狀態也是“定轉速巡航”的狀態,這才是節能的核心基礎。從增程技術的運行原理方面不能否認氫燃料電池技術的價值,但是綜合對比則會發現這種技術完全沒有存在的意義。

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制氫的方式多種多樣,不過目前主要的方式還是PDH,其次則是通過電解水制氫。

很多鼓吹氫能技術的汽車愛好者對於制氫的方式成本其實完全不懂,認為有發展潛力只是因為日韓和德國等極少數國家看好這種技術,然而有沒有發現這些國家有一個共同點——都是二戰戰敗國(韓國略特殊),無法發展核能需要“另闢蹊徑”找些替代方式,比如日本“蒼龍潛艇”的API技術也是氫能,但是真正的大國都在用核潛艇。

但是日本為何如此鼓吹氫能呢?原因在於日本在白金點火時代囤積了大量的【PT(鉑金)】,化油器是需要使用這種材料的;但是電噴技術的普及在一瞬間淘汰了化油器,於是日本需要一種方式來消耗PT,而制氫和製造燃料電池可以消耗,所以也才有了這種反常識的技術。

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重點:電解水制氫,再用氫能發電的兩次損耗都極大;比如用60kwh左右的電能可以製造出一公斤的氫能,而這些氫在燃料電池組中發電,平均只能轉化出滿足≤100續航的電能——15kwh左右。

也就是説用六十度電的成本,經過兩次轉化後,最終只獲得了25%的可利用電能,浪費高達75%!那麼問題來了,似乎直接使用內燃機作為增程器,能量損耗也沒有這麼高吧。

這就是直接否定氫能也屬於客觀的原因,把方向放在電解水制氫上真的是詭異,相信這種技術有未來的人也是很傻很天真,可以説用此方式制氫再用氫的成本,要比≥2.0T-B/C燃油汽車還要高,大型汽車更是會高到離譜,所以大車採用柴電增程。

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【PDH-丙烷脱氫】技術是目前最成熟的制氫技術,其中氫能本質上看似是副產物,主要密度是製造丙烯;不過丙烯已經達到了全球供大於求的程度,這正是短時掀起的“制氫熱”帶來的結果。

結果則是依靠丙烯而難以為繼,只有提高氫能的回收率才能維持,然而氫能還是隻適合用於工業生產,在作為「動力燃料氣」使用無法普及,最終還是會供大於求。

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重點:丙烷是石油分餾的產物,毫無疑問以這種能源制氫首先與減排相悖,節能的概念是減少傳統常規能源的消耗,因為煤炭石油天然氣都是不可再生的,説白了用一些少一些且必然會用盡。石油的探明儲量不足全球消耗34年,21世紀可能出現的戰爭都會圍繞石油;那麼利用丙烷脱氫還有發展前景嗎?

在以常規能源制氫沒有前景,電解水制氫也沒有前景的前提下,其實還有一個最重要的原因是否定氫燃料汽車的核心——成本。

氫能汽車概念詳解:運行原理·制氫方式·用車成本與潛在風險

1:制氫成本非常高,氫能的價格也非常高!標準大約在接近每噸1.5萬,每公斤的價格看似只要15元,似乎與電動汽車的價格相當。但是不要忘記這些氫能不是用嘴就能吹進汽車上的高壓液態氫罐裏的,只有建設加氫站才能保證汽車正常使用。

單日加註量超1000kg的加氫站建設成本是多少?——5000萬左右,這是單純的設備成本,綜合土地成本的話,三線開外的城市應當要增加≤1000萬,1/2線城市的土地成本似乎還是要2000-5000萬,也就是説建設加氫站的成本很有可能破億。目前燃油汽車的加油站總數在10萬左右波動,想要用氫能替代燃油則要有相當的基數,那麼硬件設施就的是“多少個萬億”?

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建設成本需要在氫燃料的價格上體現,日本本土的加氫站的價格,折算後的標準會達到65元左右一公斤;實際超過緊湊級車輛的氫消耗量很高,按照平均80km/1kg的能耗計算,每公里的開支大約為0.8元以上,真真的2.0T燃油車不見得能高到這個水平。

這就是氫能汽車得不到認可的原因之一,在日本本土的氫能汽車保有量還是四位數,能接受這種車型的消費者基數低到可以直接忽略。

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2:氫能汽車的採購成本也是大問題,因為上文説明了製造氫燃料電池需要用到「PT」;鉑金的價格一度是超過黃金的,一枚耳釘或戒指都不算便宜。那麼作為催化劑使用數十克,而且還只是小功率的發電電池,動輒數萬元一組還沒有理想的發電效率,這種技術能普及?

重點是氫能汽車仍然要裝備“三電系統”,其中動力電池的成本還是很高;於是這種車輛的價格就比較離譜了,比如綜合續航與性能水平都非常平庸的代步汽車,售價折算後要超過40萬,只有“死丟皮特”才會接受這種車吧。

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而且有沒有想過這樣一個問題,在動力電池重新回到鐵鋰時代之後,≤500元一度的電池組,實現標準500km以上續航只需要70kwh左右的儲能,成本最低2萬左右、最高不足4萬,電動汽車的價格已經可以很低了,所以增程技術是即將被淘汰的。

問題是把成本數萬元的燃料電池組,以相同的投入擴容動力電池組,似乎續航里程超過1000km會跟玩似的。所以氫能汽車的所有技術都已經結束了,日本與歐洲部分國家推廣這種技術,且把希望寄託於中國汽車市場,無非是仍為這塊市場的用户水平低。

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比如日本氫能株式會社的龍野廣道就説過:“日本本土的氫能汽車發展障礙重重,重心應當但在中國”,這是多混蛋的説法啊。

要知道液態氫的能量密度是等量“T-N-T”的三十餘倍,只要在碰撞中出現泄露與明火,那麼瞬間就是由下至上的燃燒與“爆震”;以普通的5公斤容量的汽車為參考,只要出現問題那等於一個坦克集羣同時朝一個點轟擊。所以不要再鼓吹日本汽車技術了,汽車工業史上最惡劣的問題基本都來自日本。

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編輯:天和Auto-小編

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