动力多元化 新能源汽车燃料电池向“氢”行礼

小伊琳 中字

目前新能源汽车的动力来源主要由锂离子电池、燃料电池以及太阳能等构成,锂离子电池在当前的新能源动力市场上占据主导地位,但燃料电池也是一个不容忽视的发展方向。燃料电池是将燃料反应得到的化学能转化为电能,这里的燃料可以是氢气,甲醇等。随着以丰田Mirai为代表的氢燃料汽车的推出,氢燃料电池在汽车界的发展越来越受到世人的瞩目。

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车用氢燃料电池的优点十分明显:

1. 电池质量轻

锂离子电池要比燃料电池重大约40-70%。即便是有着最一流电池管理技术的特斯拉,其动力电池总质量也占到了车总重的1/3。

2. 加氢时间短

按照目前的技术,锂离子电池充满需要数小时。但是如果氢气没有了,加氢的话只要短短几分钟就可以完成。

质量轻显而易见,加氢时间相对于锂电电池充电时间来说,是一种效率上的巨大提升,对于争分夺秒的现代人来说,花几个小时去为新能源汽车充电,无异于是一种煎熬。而目前解决锂电池充电时间过长是一个非常棘手的难题,甚至要比如何提高能量密度、降低成本、延长寿命等还难。因为如果缩短锂电充电时间,就意味着要大幅增加电流输入,这不仅会对电池的寿命造成严重损害,瞬时增大的电流对电网的冲击也是无法承受的。

以一辆能跑400公里的特斯拉电动车为例,即便用最快的充电方式也要75分钟才能充满,这种极快的充电方式不仅对电池寿命极其有害,需要的电流更高达192A(前40分钟用192A充满80%,后35分钟需要低电流涵养电池)而192A相当于40台家用壁挂式空调!如果电动汽车大规模普及,不仅发电规模翻几十倍都跟不上,更会让现有的电网系统瞬间崩溃,这可能吗?试想一下,炎炎夏天空调运转的负荷都让电力部门压力山大,比空调大几十倍的电动车又该令我们的电网情何以堪?

虽然氢燃料电池优势明显,但同样存在着制约其在汽车领域大面积推广应用的困难和障碍,首先要克服的便是氢气加注的难题,目前氢气加注站远不像加油站那样普及,因为自然界中存在的氢气无法直接利用,氢气的来源主要是通过从天然气分离或是电解水的方式获取,获取方法上都存在着一定的难度。

面对这一困难,本田公司提供了一套氢气加注方案。近日,本田在东京安装的全球第一座高压水电解型制氢站开始了验证实验阶段,这也许会成为燃料电池车普及的一座里程碑。这座高压水电解型制氢站能够制造出压力达到70MPa的氢气,且仅需使用水和太阳能电池板产生的电能,就能制造出氢,整个过程使用可再生能源,完全环保。

但是,本田的加氢站能否在拥挤的城市大规模应用,同样是一个很大的问题。据估算,一个加氢站占地6平方米,如果氢燃料电池汽车普及的话,对氢气的需求将是非常巨大的,在寸土寸金的大城市塞进大批加氢站将面临巨大的土地资源和资金成本压力。另外,由于受城市雾霾和建筑遮挡的因素影响,阳光利用率会降低,此类加氢站氢气的生产量能否满足正常需求还是个未知数。

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