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氫燃料電池是真實存在的
首先給你科普一下
氫燃料電池其實是一個發電裝置而不是蓄電裝置
氫燃料電池雖然被稱為電池,但實際上它是一個發電裝置,氫燃料電池車的工作原理是:將氫氣送到燃料電池的陽極板(負極),經過催化劑(鉑)的作用,氫原子中的一個電子被分離出來,失去電子的氫離子(質子)穿過質子交換膜,到達燃料電池陰極板(正極),而電子是不能透過質子交換膜的,這個電子,只能經外部電路,到達燃料電池陰極板,從而在外電路中產生電流。
電子到達陰極板後,與氧原子和氫離子重新結合為水。由於供應給陰極板的氧,可以從空氣中獲得,因此只要不斷地給陽極板供應氫,給陰極板供應空氣,並及時把水(蒸氣)帶走,就可以不斷地提供電能。
燃料電池發出的電,經逆變器、控制器等裝置,給電動機供電,再經傳動系統、驅動橋等帶動車輪轉動,就可使車輛在路上行駛。
由於多了這麼一個發電裝置,氫燃料電池車的續航里程就有了顯著的提升,另外加氫的時間一般只需5分鐘,比充電時間快了許多倍。
相比較鋰電池汽車,它具有以下優點:
加氫時長3-5分鐘比燃油車加油稍長,但在可接受範圍內;
續航里程與當下燃油車相差無幾,從現有量產氫燃料電池車來看,600km續航已不在話下。如果單從產品來講,顯然氫燃料電池汽車會更加符合消費者需求。不過,與鋰電動汽車的推廣比起來,氫燃料電池也存在一定劣勢。鋰電動汽車之所以能夠快速推廣,在於其驅動汽車所需的電能容易獲取,電池技術較為成熟,配套設施建設比較簡單,氫燃料電池汽車則不然。
總結:對比鋰電池電動汽車與氫燃料電池汽車,可以看到它們各有優劣,當下更容易實現大規模推廣的自然還是純電動無疑,但氫燃料電池汽車擁有更加契合消費者的特性,是其最大優勢。
如今新能源市場可謂遍地開花,無論是新誕生的品牌還是傳統車企推出的新能源產品,“新能源”這三個字在密集轟炸著我們的汽車生活。
我們常說的“新能源”主要是指純電動或是混動車型,對於氫燃料汽車似乎瞭解並不多。其實氫燃料汽車也許正是新能源發展的最終形式——因為它的反應產物只有水。而在氫燃料電池的研發之路上,豐田汽車再次成為領先者。
所謂氫燃料電池並不是真的燃燒氫氣,而是電池的一種,只不過原理和我們常說的鋰電池等有本質區別——氫質子穿透質子交換膜與氧分子結合,在催化劑的作用下發生氧化還原反應,而被阻隔在膜外的電子需要繞到電極板兩端,這一過程就產生了電流,同時反應產物只有水。
FCEV(FuelCellElectricVehicle),即燃料電池電動車的簡稱。其實早在1893年就已經有人提出了氫燃料電池反應原理並實驗證明,但在當時想要應用到汽車領域簡直是天方夜譚。直到1994年,賓士推出了世界上第一款氫燃料電池車NECARI,但高昂的造價成為阻礙氫燃料電池車量產銷售的最大問題。又過了10年,在2015年我們才等來了世界上第一款氫燃料電池量產車豐田Mirai。
為什麼說氫燃料電池也許是汽車“最完美”的動力解決方案呢?透過反應式也可以看出,氫氧在催化劑作用下產生電流和水,電流為汽車提供動能,而水就成為唯一的反應產物,同時能量轉化率高又沒有過多的廢熱產出,真正做到“零排放”。
優勢突出但現階段也有比較明顯的技術壁壘。首先就是氫氣站,想要普及氫燃料電池車必然要大規模建造加氫站,同時氫氣運輸的要求也非常嚴格,這方面的成本比較高;其次就是電池反應堆中的催化劑必須是貴金屬——鉑,暫時沒有其它物質可以替代,同時對氫的純度要求極高(99.99%)。
對於高成本以及技術壁壘,豐田給出了現階段比較高效的解決方案,所以才有Mirai出現,豐田的FCEV之路走了20年,一路風雨終見彩虹。
豐田對於氫燃料電池車的探索從90年代就開始了,到2002年豐田就已經開始在日本、美國限量發售氫燃料電池車“豐田FCH”;2008年針對特定使用者銷售的“ToyotaFCHV-adv”,把一次加氫後的最大行駛里程從以往的330km提高到了830km,並且能在零下30度的低溫地帶啟動行駛;第一款量產的氫燃料電池車是“MIRAI”,2014年12月15日在日本正式發售。隨後,氫燃料電池巴士也在今年投入市場。
技術及成本控制上的不斷突破,推動著豐田在氫燃料電池領域20年發展。目前在日本,MIRAI最終補貼完的售價在人民幣26萬元左右,這比氫燃料電池車剛剛起步階段降低了幾十倍。
豐田於2014年12月在日本開始銷售FCEV“MIRAI”,隨後從2015年秋季開始將銷售範圍擴大至美國和歐洲。年產量也從2015年的約700輛,到2016年的約2000輛,再到2017年的約3000輛,每年不斷增長。
Sora擁有極簡且頗富科技感的外觀設計,配置LED頭尾燈組,車頭的FuelCellBus顯示其為燃料電池車的環保身份。Sora還搭載了加速控制系統,在車輛行駛中的超速或突然加速等不當作業系統會主動介入;此外,到站控制系統還可幫助駕駛精確地指引巴士停到正確位置。
今年3月,豐田在日本愛知縣豐田市的元町工廠投入20臺由豐田自動織機公司生產的氫燃料電池叉車(FC叉車),同時在元町工廠新建FC叉車專用加氫站。目前,豐田在元町工廠投入的FC叉車達到22臺。同時豐田計劃將目前使用的傳統動力叉車全部更換為FC叉車,其中,到2020年左右向元町工廠投入170臺~180臺FC叉車,其他工廠也將大力匯入並使用FC叉車。
豐田提出的目標是,到2020年,使其燃料電池車全球年銷量達到3萬輛以上。其中,在日本的月銷量至少應達到1000輛,年銷量至少應達到1萬多輛。豐田於2014年12月開始在日本發售燃料電池車Mirai,並計劃2017年將該車的年產能提升至3000輛左右;燃料電池巴士方面,豐田計劃2016年開始,以東京為中心引入燃料電池巴士,併為2020年東京奧運會及殘奧會準備100多輛燃料電池巴士。
根據氫能源和燃料電池戰略協會發布的“氫能源和燃料電池戰略路線圖”(2016年3月22日修訂)的官方目標,到2021年3月之前建設160座加氫站、普及4萬輛FCEV。JHyM基於此目標,將業務期設定為10年,首先把到2022年3月的4年時間裡建設80座加氫站作為第1期目標,力求在之後繼續擴建。
去年10月,豐田開始啟動氫燃料電池車“MIRAI未來”在中國的實證實驗。同時,豐田汽車研發中心(中國)有限公司的加氫站也同時落成。
豐田計劃透過2017-2020年的3年時間,利用“MIRAI未來”針對“中國使用環境下的車輛行駛調查”、“氫燃料品質調查”、“各種品質耐久性評測”等方面進行實證實驗。豐田希望透過本次實證實驗專案,與政府和汽車行業共同摸索、構建“氫能源社會”的各種可能性。
寫在最後:“電動化”是如今汽車行業的發展大方向毫無爭議,而豐田作為先行者和領先者,目前已經擁有非常完整的新能源產品線:包括混合動力車HEV、外插充電式混合動力車PHEV、電動汽車EV、氫燃料電池車FCEV在內的全方位“電動化”的環境技術。同時“2050戰略”更是為豐田FCEV發展定下時間規劃,相信隨著技術的不斷成熟以及國內政策環境的放開,未來FCEV也將會成為中國新能源市場上的主力軍。