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丰田和本田将干掉特斯拉?

2018-06-20 21:14:55

2012年Tesla的横空出世引爆了电动汽车市场,随后中国市场的电动汽车风起云涌。然而从2014开始,年有一个新的种族出现的频率越来越高,那就是氢燃料电池汽车,之前汽车工厂就报道过奥迪推出的氢动力概念车HTron。


奥迪的燃料电池车还在概念阶段,而韩国现代的第一台量产的燃料电池汽车Tucson FCV于2013年年下线,2014年正式在韩国售卖,现代Tucson  FCV价格为1.5亿韩元(约合人民币85万元)。丰田也在2014年在日本推出燃料电池汽车Mirai(日语“未来”),扣除政府补贴,售价只有500万日元(约合人民币28万元)。本田也不甘弱后,宣布旗下量产版氢动力汽车Clarity Fuel Cell会在2016年3月上市。看来汽车巨头们都在未雨绸缪,布局氢燃料汽车。氢燃料汽车的出现,似乎让内燃机厂商坐立不安,也对电动汽车造也构成了挑战。

 

那么问题来了


第一问:氢燃料电池到底是个什么鬼?

 

燃料电池的基本原理就是电解水的逆反应:氢和氧分别供给阴极和阳极,氢在阴极反应后放出电子到达阳极形成电流,而反应后的产物就是水。

 

不明白?请看图解!


还是不懂?好吧,你只要知道它并非蓄电池,其实是一座微型发电厂。


其实燃料电池也不是什么新技术。早在1839年英国的Grove就发明了燃料电池,并用这种以铂黑为电极催化剂的简单的氢氧燃料电池点亮了伦敦讲演厅的照明灯。1889年Mood和Langer首先采用了燃料电池这一名称。

当然,燃料电池汽车研发的历史并不悠久,本田从上世纪80年代末开始着手研发氢动力燃料,但在当时并不受关注。2002年本田推出了最早一代FCV,那是经美国认证的第一个FCV车型。到2008年,本田实现了FCV的小规模量产,出了一批FCX Clarity,但这批车只在北美、日本和欧洲作租赁车使用,并且很快停产。

 

第二问:氢燃料电池有什么好处?

 

首先氢是宇宙中存量最大的元素,说白了就是量大,取之不尽。恒星的主要成分就是氢,地球上的氢元素主要藏于水,而水占到地球表面的70%,所以用氢气作为“燃料”似乎最合适不过。


本田的燃料电池


燃料电池并不燃烧氢气,只是让氢释放电子形成电流,相比于内燃机,燃料电池能量转化效率大于50%,远超内燃机的转化效率, 而且排放物只有水,不会对环境造成影响。

 

相比于纯电动车的充电时间来说,燃料电池加注氢气的时间很短,几乎与内燃机汽车添加燃油时间相当,大约在3-5分钟左右。而氢燃料电池汽车的续航里程大于500公里,与内燃机汽车相当,超过目前的电动汽车,但燃料电池的使用寿命长于电化学电池并且电池维护工作量很小。

 

第三问:燃料电池车能取代电动汽车吗?

 

虽然最新的燃料电池汽车成本被降低到了一个非常可观的程度,但燃料电池汽车的普及仍然需要时间。

 

最大的问题就是氢气从哪来?我知道自然界到处都是氢元素,但除了恒星内部外,没有哪里是有大量氢气存在的。而现阶段工业级别的制氢技术,效率普遍都极低,比炼油低多了,并且在制氢过程中就产生碳排放。

 

以目前成本最低的蒸汽甲烷重整法(SMR)为例,天然气和水蒸气加热到1100°C,配合金属催化剂会生成氢气和一氧化碳。这种方法生产过程中就会耗费大量的热能,那么问题又来了,有天然气直接烧不就完了,费那事干嘛?



那么电能分解水等方法又如何呢?用电制出氢气,然后又用氢气发电,那不如用电直接去驱动车。要知道,目前的燃料电池最高转化效率在60%左右,也就是说折腾了这一圈后,又得再损失40%才能发出电。难怪特斯拉的老大马斯克在被采访问道燃料电池车的问题时,直接回复:“extremely silly(蠢的死)“



1937年,充满氢气的兴登堡飞艇在纽约上空爆炸

 

另外,安全也是个问题。众所周知氢气是高度易燃易爆的,而且本身密度很低,满足汽车使用,需要用300个以上大气压压缩,而普通煤气罐的压力是10个大气压。另外氢气和一般金属接触时会使之脆化,称为“氢脆”。因此氢气对存储罐的材料要求很高,丰田的储氢罐是采用多层CFRP和凯夫拉的复合材料制成,据称能够防高温加防弹,但想想这玩意的价格,得比铁皮油箱贵多少?


最后加氢站稀少也是个大问题, 在汽车界有这么个说法, 没有能源站,就没法卖车。看来燃料电池车的推广与普及并非单一汽车厂家能够解决,虽然丰田已经突破了燃料电池汽车的成本限制,但对于氢气的来源和加氢站的建设是汽车厂商无法解决的。

 

当然梦想还是要有的,万一实现了呢?万一谁发明了一种技术,让水晒晒太阳就能制取氢气呢;万一谁发现了一种又便宜又结实又不会氢脆的材料呢……现在成本相对较低氢能源的汽车有了,而且随着市场的扩大,成本会被进一步摊薄。接下来该考虑的问题是如何让氢燃料汽车像内燃机汽车那样无所顾忌的跑起来。当然特斯拉们也没闲着,也许某天你就会看到一条新闻:充电5分钟,奔跑2千里。谁胜谁负,我们拭目以待。