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  • 1 # 天和Auto

    「氫燃料」汽車是新能源技術的探索_探索方向如錯誤則需要糾正

    :氫燃料_指液態氫,作為汽車能源並不是以“熱機”的燃燒模式轉化動能。普通燃油動力汽車裝備的是「內燃式熱機」,在氣缸內燃燒燃油產生熱能(推動力);這一模式並不適合氫能,因其燃燒溫度可以接近3000℃(攝氏度),以目前的材料學技術儲備還無法找到低成本的耐高熱材料,所以“氫能熱機”沒有普及的基礎,剩下的方式則為“化學發電”——損耗很大。

    「氫能汽車」_概念解析化學發電·增程式電動汽車

    如上所述,氫燃料不宜應用於內燃式熱機,剩餘的方式為「氫氧反應發電」。所謂的“氫能汽車”的本質只是「電動汽車+增程器」,增程器的概念是在行駛中利用某種機器發電,在汽車行駛的耗電過程中為動力電池組充電,實現續航里程的增長。氫能汽車的增程器是【燃料電池堆】,是利用氫氧反應產生電流的化學電源。(車輛結構特點參考下圖)

    知識點:增程式電動汽車早已經大量普及,只是車型以中大型客車為主,C端個人汽車使用者關注的往往是小微型載客汽車,所以會感覺這種車型很冷門。不過氫能汽車確實冷門,因為主流的增程式電動客車均為「柴電增程系統」;指利用小排量柴油動力發動機,帶動發電機在行駛中即時發電並供電。這種模式能夠讓內燃機始終以中低轉速恆定運轉,狀態相當於車輛的小排量發動機始終“定速巡航”,節油效果還是相當理想的,但氫能為什麼沒有本認可呢?參考第二節吧。

    轉化&損耗氫要如何獲取?

    氫能增程電動汽車的「燃料」無法從自然界直接獲取,常規獲取氫的方式是利用煤炭石油天然氣獲取,而以這些傳統能源製造氫必然會加大排放量,這與新能源汽車「減排」的初衷背道而馳。所以氫能的獲取方式只剩下了【電解水】,概念是利用電能的巨大能量打破氫氧鍵而獲取氫,然而以任何方式刻意製造氫的能耗都會非常大,因為氫氧結合的強度是非常高的。

    矛盾點:透過電解水的方式製造氫,在利用汽車的燃料電池組實現反應產生電流,這一流程說白了不就是“用電製造電”嗎?其本質只是以氫能作為介質,實現在汽車上加註氫以便於在車輛上的發電器上隨時發電,實現續航里程的增長。如果「電·氫·電」轉化模式的能量損耗不是很大,甚至消耗多少電就能產生多少電的話,那麼這種車一定能火爆全球,但事實卻是有極大的損耗。

    知識點:以電解水製造一公斤的氫,消耗的電量約在60kwh(度)上下。而一公斤的氫在燃料電池堆上只能發電20kwh左右,這不是巨大的浪費呢?這就是氫能汽車無法普及的核心因素,因其能量損耗實在太大;而且制氫的成本無法控制也會造成「氫價」很高,參考海外某些加氫站的氫價,平均超60元(人民幣)一公斤的氫,其用車成本已經相當於燃油動力汽車的“2.0T標準”,C端使用者有多少人能接受呢?然而這還不是最重要的原因。

    製造成本&產品定位燃料電池堆的關鍵材料_鉑(也稱白金)

    這種材料的價格有多高想來不用贅述,一枚小小的戒指或吊墜也要幾千元。而燃料電池組即使是小功率選項也要用數十克的鉑,所以非常普通的電池堆也要三四萬元一組。重點是電動汽車還有動力電池組,電機以及電控系統,這些核心總成的製造成本本就不比低燃油車低,在加上電池堆的高成本,結果造成了效能非常普通的氫能電動汽車的價格也要三四十萬元,還有意義嗎?

    知識點:LFP磷酸鐵鋰(動力電池)帶來了行業變革,全新型的鐵電池不僅有百萬公里的使用壽命,同時有針刺短路不起火的高安全水平;特殊的長方形結構能實現足夠高的「體積能量密度」,重要的是這種動力電池的成本可以非常之低——低至1kwh/300元左右是沒有問題的。那麼一組只能發電的燃料電池堆的成本即使按照3萬元計算,直接換裝LFP動力電池可以增長容量“100kwh”,再加上原有50kwh左右的基礎容量,“150標準”似乎能讓B/C級電動汽車的續航達到800/1000公里區間,普通的燃油車也是做不到這種水平的——還需要氫能電動汽車嗎?

    安全問題&能量密度氫燃料普遍應用於航天領域,為什麼普通機動車型很少選擇呢?

    原因無非是安全問題的影響,在高精尖的航天領域一切都是謹小慎微的,或者說是幾乎不容許有差錯。但是在公共道路上隨意行駛的汽車就要“毛糙”的多了,如果讓這些車輛使用氫能,對於道路安全也許會是巨大的考驗。因為車輛使用的液態氫罐,其貯存的液態氫能量密度約為等量TNT(三硝甲基苯/黃色炸藥)的30餘倍!

    核心知識點:普通的手雷裝藥量為50克,車輛的液態氫罐容量約為5公斤(普通代步汽車標準)。那麼這組氫罐的能量就相當於170公斤以上的TNT,也就是3.5萬顆手雷的威力!這應該是一個令人有些“肝顫”的數字,駕駛或乘坐這種車輛等於什麼呢?要知道液態氫罐一旦在碰撞中破損洩露,氫的迅速蒸發過程中如果遇到明火,那麼燃爆就會以從上部到下部的順序開始並瞬間結束,這就像能瞬間小範圍耗盡氧氣的“雲爆彈”一樣可怕,總之是沒有逃逸機會且破壞面極大的。

    總結:氫能汽車在測試驗證之初,行業內就已經普遍不看好了。原因自然是高能耗、高成本以及高風險,所以氫能車在幾乎所有區域都沒有得到認可。未來的汽車能源只有一種,那就是「電」!過渡期內的研發方向涵蓋並聯式或串聯式增程,以及氫能增程汽車,其原因無非是動力電池成本高而影響了續航里程;那麼燃料電池堆的成本比動力電池還要高,將這種車輛作為研發方向難道不是錯誤的嗎?自己斟酌吧。

  • 2 # 中國車資訊

    上次那運輸液化石油氣的罐車爆炸事件,充分說明了,氫能源和核能就是兩個巨大的炸彈,搞不好,一個城市化為烏有!

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