【氫燃料電池車】汽車達人秀(34)氫燃料電池車的重生

2021-02-15 中國電池網

氫動車能取代電動車嗎?

鳳凰汽車達人秀 繼成功在全球推行混合動力車之後,豐田打算直接跳過普通的充電式電動車,而直接實現以氫氣為燃料的電動汽車,這樣能有效解決電動車充電不便的問題,不過反對的聲音偏多,所以本期《汽車達人秀》就來聊聊氫燃料電池。

實際上,氫燃料電池車早已不是什麼新鮮事物,之前也有很多廠商推出過此類的產品,但多數都因為推進力度較慢而慢慢冷藏起來,像寶馬7系氫動版、曾經行駛在北京中關村的奔馳氫燃料電池公交車等,也早已不見了蹤影。

豐田高調宣布重啟氫動計劃,在我看來應該是找到了解決之道,但細想起來這和再造一個「中石化」有著相同的難度。

為了更好的了解氫氣車的發展現狀,我特意來到了豐田總部所在的日本豐田市,在這裡我找到了一座加氫站,這是目前日本17個加氫站的其中一個。

氫氣車的原理


氫氣在我們生活中出現的不夠多,但大家一定也不會陌生,小時候的氣球就需要加注氫氣來飛的更遠。而這個物質是目前地球上發現的密度最小的氣體,與空氣相比,密度只有空氣的1/14。在交通工具領域,飛艇是先於汽車用上氫氣的,不過因為安全性不佳,現在都用氮氣替代了。

而「氫氣車」嚴格來說應該是叫「氫燃料電池車」,即在一輛以電力驅動的汽車為基礎,通過氫氣產生電能,從而驅動汽車行駛,而氫氣則保存在汽車的儲氣罐中,消耗的氫氣排放出乾淨的水,所以它也被看作為一種新能源的技術。

不過和飛艇的遭遇一樣,氫氣車也存在一定危險性,氫氣罐若碰到極端的撞擊,威力會非常恐怖,當然這個是可以通過技術手段解決的問題,像豐田等車企應該比較有把握。

反對者的聲音


反對聲音主要集中在氫氣的獲得上,反對者以氫氣產生不夠環保主要理由。而實際上將氫氣壓縮到儲氣罐中,也需要較高的電力消耗,換句話說,氫氣只是解決了電池汽車的續航問題,而環保作用在整個環境中並沒有得到改善。

和電力相比,氫的成本並沒有想像的那麼便宜,大自然中氫不是以單體形式存在,而是以化合物的方式存在。所以獲得氫氣需要化工生產而非自然獲取。目前獲得氫氣最普遍的方式是電解水或甲烷,甲烷作為化石燃料從環保角度不做考慮,雖然自然界普遍存在的水,作為原材料確實便宜。

但是電解水需要耗能,也就是電。而且電解水產生氫氣消耗的電能等同於氫氣與氧氣化合成水產生的電能,所以說氫燃料電池車行駛所需要的能量,其實還是來自於發電廠。氫只是能量的攜帶者而非真正意義上的能源。它必須從化石燃料或其他資源中以耗能的方式提取,同時在一系列的轉化過程中,也有能量流失(因為從其他能源到氫又回到能量的轉換並非百分百)。

雖然氫氣相比化石燃料沒有汙染,但是它的汙染源和電動車一樣,其實還是在發電廠,也就是說,發電廠產生的汙染小(風能、太陽能)它就環保,如果發電廠汙染大(煤電、油電),它和電動車產生的汙染是等量的。

此外,氫氣的缺點還要算上為運輸進行超低溫壓縮(壓縮機的物理能耗,也是電)以及氫氣的運輸所產生的能耗(卡車,普遍用柴油)。這些損耗如果和電動車直接利用電網傳輸的電能充電相比效率低下很多。

氫氣車的優勢相對於電動車其實只是回填燃料速度快,但這需要一個加工精密度極高的,能承受高壓的氫氣填充槍,當然這個產業在試推行氫燃料電池車地方已經不是問題了。另外燃料電池的製造成本並不低,但是相對於電池組,燃料電池組的原材料和生產環節產生的汙染會小一些,但燃料電池車上也會有一個電容或什麼的用來儲存制動能量回收的能源,所以也沒離開電池,只是用的量小一些。


日本國內的氫動計劃

氫燃料電池車對於大型車企來說都不是陌生的領域,從豐田到日產,從寶馬到奔馳以及福特等,都曾經推出過氫燃料電池車,但對多數車企來說,量產氫氣車的最大障礙不是生產技術,而是卡在了還沒有大型石化企業打算造汽車的加氫站網絡。

單靠車企,即便是豐田這樣實力雄厚的企業,也很難大規模布局加氫站,所以加氫站在日本被加入了很多政策成分,即日本政府主導建設氫氣製造和銷售的網絡,而豐田只是其中之一個推動者。

日本氫能及燃料電池示範項目(Japan Hydrogen & Fuel Cell Demonstration Project,以下簡稱JHFC),2002年就開始實施,主要是由日本工貿部(METI)資助。而加氫站由日本氫能及燃料電池示範項目(JHFC)、日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)、日本氫氣供應和利用技術研究協會(HySUT)共同促進、實施。

起初氫能源車項目發展很快,到2007年就建成了12座加氫站,但到2014年的這7年中,加氫站只增加了5座,這也能從一個側面反映出整體推進的減速。

這其中的原因是多方面的,包括其他國家對氫能源興趣的減弱等,不過日本還是在2014年重啟了氫能源的建設,並將此作為未來日本地區新能源車的核心。

日本國內最新優惠政策


豐田將於年內開始在日本銷售氫燃料電池車,價格預計在700萬日元左右。而日本政府宣布為這種氫燃料電池車提供至少200萬日元的補貼,這也就意味著消費者只需500萬日元,即可開回家一輛氫氣車。

500萬日元相當於30萬元人民幣,在日本能夠買一輛豐田的皇冠轎車,雖說看起來還不夠便宜,但氫氣車的購買成本和後期維護成本較低,購車時的稅費也將極低,算上可以達到700公裡的續航裡程,這對很多人來說都是一件頗有誘惑的事情,畢竟以日本的平均收入,這個價格也容易被普通消費者接受。

日本加氫站探尋

既然從日本從政策層面已經開始推行氫燃料電池車,那麼相應的加氫站建設也會加快腳步。氫燃料電池車本文就不多討論了,畢竟也不是太過新鮮的車型,以後有機會我們再敘,而今天主要是講加氫站。在日本豐田市的未來環保村內,就建有一座加氫站。

加氫站需要的佔地面積比普通加油站稍大,主要是因為加油站沒有煉油設備,而加氫站內需要有制氫的設備。

加氫站的原料來自於化工廠所排放出的原料,為的是減少對環境的汙染,而氫原料需要用罐裝車拉倒加氫站,通過管道,向加氫站內的制氫機提供所需原料,然後壓縮機會將氫氣凝集到專用的儲存容器中保存。

氫燃料電池車來加氫站「加氫」時,加氫機會像加油機一樣按照加氫量的多少進行計費。而如果需要快速加氫,比如豐田宣稱的加氫3分鐘行駛700公裡的情況,則需要70Mpa(兆帕)的加氫設備進行,相對於普通加氫機35Mpa的壓力,70Mpa的機器還需要額外通過冷卻設備來對氫氣進行壓縮。

在加氫機的上面出現了兩個LOGO,一個是東邦燃氣,一個是Iwatani,這兩個廠商都是日本老牌的化學和能源供應商,像Iwatani所生產的煤氣灶等產品,國內市場也見的到。

這個加氫站的主要部件和建設都來自東邦燃氣(TOHO GAS),而不是由日本石油、帝國石油等石化巨頭們主導,目前日本的17個加氫站分別由JHFC、HySUT、Iwatani等建設。

氫動車能取代電動車麼


很顯然日本是打算這麼做了,以解決純電動汽車充電的問題。而擺在日本各個企業面前的就是氫氣的製造的便捷性和環保性的問題,而且加氫站建設成本過高也需要降低。

如果這些問題都能得到很好的解決的話,我們還是看好看日本國內的這項新能源計劃。在國內的話,由於缺乏相關的政策支持,而且加氫站的從零開始的建設,也頗有挑戰性,加上對傳統石油巨頭的影響,氫燃料電池車進入國內或許還挺遠。

所以就國內而言,氫動車取代電動車還比較困難,而日本人正在為全球車企走出一條新路,下一步豐田的FCV氫燃料電池車將投放到美國和歐洲市場,相信這些日本之外地區的氫能源之路,對國內有著高度的借鑑作用。


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