电动爹再见!充氢5分钟,续航1000公里!氢能源时代真的要来了?


目前的电动汽车存在充能时间长,续航不稳定,冬季续航高速续航衰减严重,受充电设施制约等等问题,目前还很难取代燃油车,而所谓的电动汽车环保,无非是把城区的污染转移到了郊区,在中国火力发电占比高达70%的情况下,电动汽车何谈环保,而且电池污染也是一个不能回避的问题。那么是否有一种新能源,能够解决电动汽车的这些短板呢?答案是有的,那就是氢能源汽车。

氢能源汽车可以说才是真正的新能源汽车,它的充能速度快,3-5分钟就可以充满,它的巡航不受温度和速度影响,基本上可以行驶和标称续航差不多的距离,甚至可以更长,5月26日,氢燃料电池车全新Mirai的续航打破世界纪录,从法国巴黎南部奥利省HYSETCO出发,进行了一次历时22小时的续航挑战,一次加氢行驶距离达1003km。在测试结束后,Mirai的仪表盘上还显示有9公里续航。根据测算,Mirai的平均燃料消耗量为0.55公斤氢气/100 公里,按国内氢能每公斤30元计算,Mirai的行驶成本在16.5元/100公里。

很多人对于氢燃料汽车仍然还有很多疑问?下面我们就来聊聊氢燃料汽车的这些事。

1、氢燃料汽车为什么不直接燃烧氢气,而是要多此一举,把氢气转化为电能?

氢燃料汽车是将氢气送到燃料电池的阳极板(负极),经过催化剂(铂)的作用,转化为电能的,是不是多此一举呢?为什么不直接燃烧氢气呢?氢气的热值可是要比汽油高得多。事实上,也是有直接燃烧氢气的氢能源汽车的,比如说宝马氢内燃机项目Hydrogen 7轿车,和马自达RENESIS氢动力转子发动机。但是氢内燃机有两个问题难以克服。第一点是,氢内燃机的转化效率在40%左右,没有氢燃料电池汽车60%以上的转化效率高。因此续航要缩水20%左右。第二点就是,氢内燃机的安全性要比氢燃料电池汽车差一点,因为在氢燃料电池中氢气是附着在某些基质上的,而不是单质的气态或液态方式存在,因此安全性更高。

2、氢气安全吗?会不会容易爆炸?

很多人认为氢气不安全,是因为近两年有一起加氢站爆炸事故,但是几乎每年都会发生多次加油站爆炸,却很少有人质疑汽油不安全。氢气的确是存在一定的危险性,但是主要是发生在运输的过程中,在储存和使用的时候,氢气比汽油更安全,因为氢气的逸散速度快,很快就会飘向空中,不容易沉积,反而更安全。而在氢燃料汽车中,氢气被储存在金属内胆碳纤维钢瓶里,可以承受70Mpa的压力。冬奥会崇礼赛区50辆氢能源大巴将使用氢燃料为全球的奥运会参赛选手服务,如果氢气容易爆炸,是不可能作为奥运会的使用车辆的。

3、到哪里去加氢,加氢贵吗?

目前从全球来看,只有日本加氢比较方便,所以说,氢气如果要向民用车普及,还有很长的路要走,但是加氢站的建设也在紧锣密鼓的实施中,目前,国内加氢站一共有141座,其中119座正在运营,22座已经建成但是还未试运营,另外,还有73座正在建设,预计今年就可以完工,而中石化还计划在2021年建成100做加氢站。十四五期间,还要建成1000座加氢站,或者油氢合建站。目前我国的氢气价格是30元每千克,如果按照丰田MIRAI 5.6Kg氢气能跑850KM计算,大概为0.2元1公里,比可以安装家充的电动汽车行驶成本高,但是比在外面充电桩充电更便宜。

4、氢气从哪来?

很多人认为,氢气需要电解水而来,用电制氢再把氢气加注到车上,再用氢气发电,这完全是脱裤子放屁。但是氢气不止电解水一种来源,电解水出来的氢气比较纯净,但是我国存在大量的工业副产品氢气,每年大约有工业副产氢1000 万吨没有妥善利用,这部分氢气被称为“灰氢”,纯度不能达到99.97%的燃料电池车用氢气国家标准,但是中石化已经研发出了低成本的氢气提纯装置,可以低成本地将氢气的纯度提升至99.999%,否则,中石化怎么有底气要建设1000座加氢站?所以还以为氢气的制取要靠电解水,就有点落伍了。

5、为什么说氢能源是更环保的能源?

相比汽油燃料产生大量排放物,电动汽车看似环保,但是国内的电力大部分依赖于火力发电,而且电池的污染问题不容忽视。氢燃料汽车的所有排放物都是水,而且氢燃料汽车的电池使用类似于混动汽车,本身容量就不高,只是作为中转站,而且使用寿命长。至于氢气制取的污染问题,上文已经说过了,本身我国就有大量的工业副产品氢气,这部分氢气妥善利用起来,能够减少化石燃料的污染。

6、氢气这么好,为什么只有日本在开发?

事实上,日本确实走在了氢能源利用的前面,全球接近70%的氢燃料汽车专利都掌握在日本手里,但是韩国、美国、德国、中国等等国家都未放弃氢能源的研究,只不过日本作为岛国,忧患意识最强。氢气可以从水中提起,地球上也存在大量的氢元素,因此氢气可以说是取之不尽用之不竭的,一旦取得技术突破,石油美元将崩溃,能源安全问题不复存在。目前国内多个车企正在研发氢燃料汽车,而长城汽车已经研发出续航1000千米的氢燃料汽车,不久就会问世。

7、氢燃料汽车的发展,还存在哪些问题?

氢气的低成本提纯技术已经取得突破,安全也不是困扰氢燃料汽车的问题,那么阻碍氢燃料汽车发展的真正问题在哪呢?其实主要是两点。

第一点,氢燃料汽车的成本问题,我们都知道,氢燃料汽车的催化剂要使用贵金属铂,铂的全世界产量很低,价格也很贵,大概是黄金的4倍,铂经常被用来作为氢燃料电池汽车无法产业化的反面理由。不过,技术人员正在抓紧研究降低铂的使用量,目前本田Clarity催化剂Pt含量降至0.12g/kw,丰田Mirai燃料电池催化剂Pt含量达到0.175g/kw,而我国的铂用量大概在0.3~0.4g/kw,理想的铂载量为每车5g,与尾气催化剂铂含量接近。

第二点,氢气的大规模运输问题,目前高压气态储氢应用最为广泛,而低温液态储氢是比较理想的储氢技术,将氢气深度冷冻至21K液化,再装入隔温的槽罐车中运输,65立方米的槽罐车容量,可容纳4000kg氢气。但在目前的技术条件下,不同的运氢方式均有一定程度的危险性。如果能解决大规模,低成本、高安全性的氢气运输方法,氢燃料汽车的普及就指日可待了。

对于氢能源有质疑和不信任,是非常正常的事情,因为人们总是会对未知的事物恐惧,当初的电动汽车辐射致死论也是如此,但是不可否认的一点就是,氢能源的确是一种潜力很高的能源,一旦氢能源的技术取得突破,带来的技术发展将会是革命性的,我们不妨多以鼓励发展的眼光去看待氢能源的发展。