未来的新能源世界,或许是氢能源与电力一同发力

氢能源燃料电池车型亮相冬奥电动化的赛道氢能源能跑多快?前几天,直到在高速路上看到了一辆被驮着的氢燃料电池版丰田柯斯达冬奥保障车,才恍然回过神来:原来现在的氢燃料电池汽车,已经在悄然之间走入了我们的生活!其实,回望好几年之前,氢燃料电池汽车就已经被日系厂商拿出来[吹了一波又一波]。尤其是很早就在布局氢燃料电池汽车的丰田,除了此次在北京冬奥会上大放异彩之外,更是在2020年的时候就打造出了第二代MIRAI氢燃料电池汽车。我们不禁思考:氢燃料电池,究竟有怎样的魔力?以至于成为了新能源汽车领域的全新增长极。首先来看看氢燃料电池是何方神圣?1766年,英国科学家卡文迪什发现用铁、锌等物质与稀硫酸、稀盐酸作用,可以制得一种[易燃气体];随后,他又用普利斯特里发明的排水集气法把它收集起来,进行研究。他发现这种气体与空气混合后点燃会发生爆炸,与氧气化合后会生成水,这种气体,便是氢气。能燃烧、会爆炸的气体,并且在爆炸后还只会产生水的氢气,不正是[人类优质燃料]嘛?只不过,由于曾经的发动机技术跟不上,人们只能利用汽油、柴油推动内燃机;在20世纪中前期,氢气只能用来为[兴登堡号飞艇]提供浮力……然后还发生了著名的[兴登堡号空难]。随着技术的发展,研究者发现:氢气除了可以通过燃烧产生能量之外,还能通过氧化还原反应提供电能。而电能,也可以推动汽车!于是,[用氢发电]的燃料电池,登上了历史舞台。简单来说,氢燃料电池,就是通过[铂]金属与[镍]金属作为电催化剂,让氢与氧发生氧化还原反应,从而[制造出电流],并且实现电能的存储或者用以驱动电力设备。人类对于氢燃料电池的实际应用,可以追溯到美国在上世纪六十年代开展的探月计划中。在阿波罗计划中,氢燃料电池登上飞船,成为了备用电源,为人类登陆月球起到了重要作用;参与阿波罗计划的通用汽车,则把燃料电池技术首次应用在汽车行业,并且推出了全球第一款燃料电池汽车——Electrovan。这台由燃料电池提供动力的[新能源车],采用了32个串联薄电极燃料电池模块组成,持续输出功率为32千瓦,峰值功率为160千瓦,完美诠释了燃料电池技术的可行性潜力。在此之后,各大汽车厂商也展开了对燃料电池汽车的研究,当然,这也是对新能源探索的另一条路。电动与氢能究竟谁会最终被市场选择?目前,化石能源被可持续、低污染的新能源替代已经成为了趋势。而在新能源中,目前我们可以大致分为外界电源充电式纯电动车(也就是目前主流的电动汽车),以及氢能源燃料电池汽车。那么,从实际的运用层面来看,它们都有怎样的优缺点呢?首先,我们来聊聊电动汽车的优缺点问题。通过大容量电池,实现纯电驱动或者混合驱动,这的确不失为一种快速且有效的[能源切换方式]。传动的电池+电驱模式,对车企和相关供应商的技术要求并不高。世界一线厂商可以造,十八线小厂商甚至是老头乐厂商也可以造。而且,现在的电池技术也日趋成熟,其车辆的制造成本也不再像以前那么高。举个例子,电池容量为60kWh的特斯拉Model 3,在国内的售价可控制在28万元以内;电池容量为69.9kWh的广汽埃安AION S Plus可以把售价控制在17万元出头。随着电池+电驱系统的成本日益降低,纯电动或混动车型的售价逐渐能够被普通消费者所接受。当然,这种传统电驱技术也存在一定的弊端。从用户角度出发,车辆续航、冬季掉电快、充电时间长等问题至今没有得到妥善解决,这样让大部分电动车都只是[城市车型]。从环保的角度出发,目前我们主流的发电形式仍然是火力发电,相当于把污染进行了[转嫁]。其次,我们再来聊聊氢能源燃料电池在目前的优缺点。首先,氢燃料电池的优点在于可靠性强、能量补充形式更加方便。首先,关于可靠性的问题。我们可以把氢燃料电池理解为[混动车]:在车辆需要电的时候,就通过氧化还原反应进行发电,做到随充随用,绕开了电池在冬季掉电快的问题。而且氢气在氧化还原反应中,由于并没有进行燃烧,所以热损失更小,其发电效率可达60%以上,也就是说:相比于发电效率只有40-50%的燃油机混动系统,氢燃料电池更加高效。回到续航和能量补充速度方面,氢燃料的热值,比传统的燃油高了三倍左右(能量密度更高)。搭配超高发电效率,小小的一瓶氢气,足以支撑一台2吨左右的乘用车实现750km甚至更高的续航。而且在补氢站中,加注燃料的时间往往只需要三分钟左右,和普通的燃油加注时间差不多。不过,从目前的技术条件来看,氢燃料电池也存在不少的弊端。最大的问题,在于全产业链的制造成本居高不下。举个例子:现代汽车在2013年实现了了ix35 FCV(氢燃料电池车)的量产。但由于在制造氢燃料电池的时候,其催化装置需要用到大量贵金属,再加上昂贵的渗透膜,现代ix35 FCV车型的售价超出了同级别燃油车的数倍之多。在北美,iX35 FCV的价格甚至比宝马528i还要贵上不少。另外一个问题,就在于氢气的制备方面。和电力一样,氢气在终端应用过程中虽然环保无污染,但是在制备的过程中,分为[灰氢、蓝氢、绿氢]三种方式。其中,灰氢是通过化石燃料燃烧产生氢气,污染最大;蓝氢是增加了碳捕捉、碳封存技术,本质仍然是化石燃料燃烧产生氢气,污染相对较小;绿氢则是通过光伏、风能等可再生能源方式进行电解水制氢,全程零碳。要想实现真正全产业链的零污染,就需要用到最后一种电解水方式制氢。而这一制氢方式的成本并不低,而且产量低。据相关数据显示:2021年我国氢能产量已经突破3000万吨,但绿氢产能很低,年产能只有10万-20万吨,无法满足广泛的车辆用氢需求。而这,也直接导致了全球汽车氢气加注站数量偏低。所以,无论是从氢燃料电池汽车的成本出发,还是从能源保障方面出发,目前的氢能源都不是十分成熟。没有完善的配套产业链,也让丰田、大众、上汽乘用车等厂商对于氢能源并不是太看好,甚至部分厂商已经撤出了氢能源赛道。道阻且长但终能拨云见日如果我们把视线拉回到电动车的发展历史中,我们不难发现:在上个世纪中后期,通用汽车便开发出了首台纯电动汽车。当时,纯电动汽车同样面临着今天氢燃料电池汽车的困境,以至于在十多年的时间里没有进展。但幸运的是,在如今,电动车正在突破各种瓶颈,走向千家万户。用发展的思维看待问题,氢燃料电池汽车所面临的问题,在未来或许就不再是问题了。相信随着研究的深入,各大汽车厂商和能源企业,有能力像解决电动汽车当时所遇到的问题一样,解决氢能源燃料电池汽车现有的问题。抛开长远的希冀不谈,其实在此次北京冬奥会中,也为我们展现出了未来氢燃料电池汽车广泛应用的正确方式:那就是纯电动车型与氢燃料电池车型相依相存,作为互补品而非替代品存在。在此次冬奥会中,首次提出了[平原用电,山地用氢]的解决方案。在城市等平原地区,电力充足、路程较近,传统的纯电动汽车足以满足用车需求;而在山地或者长途场景时,续航更长、补能更便利的氢燃微商资讯网料电池汽车,就能很好地解决纯电动汽车的痛点问题。在未来,这很有可能成为最终的解决方案。除了对未来的设想之外,全球各大车企以及相关政策制定部门,也在近年来绘制了一幅幅关于氢能源的蓝图。今年的北京冬奥会,丰田汽车提供了140辆Mirai和105辆柯斯达氢燃料电池汽车;宇通客车、吉利星际客车以及上汽乘用车也带来了自己的氢燃料电池汽车产品。从各大厂商的规划来看,也都在加紧氢燃料电池汽车以及相关技术的布局和落地。除了以上提到的厂商外,近年来,长城汽车旗下的沙龙智行提出了[纯电+氢能]的技术路线;广汽集团首款氢燃料电池汽车Aion LX Fuel Cell,也已正式亮相并投入示范运营;一汽集团、广汽集团、东风公司等联合丰田汽车成立燃料电池合资公司,专注于氢燃料电池在华的商用化发展;长安CS75氢燃料版、红旗H5氢燃料电池版以及上汽旗下的氢燃料电池汽车也纷纷公开亮相……经过各大车企的一系列措施,毫无疑问,氢能源汽车正在向商业化的发展目标进一步出发。特别是在冬奥会的示范应用影响之下,2022年,很有可能是氢燃料电池汽车产业全面开启的元年。结语随着传统化石能源的日渐式微,新能源终于登上了全新的舞台。不过,新能源并不局限于电力一种,氢能源、生物燃料等等,都将成为[新能源]中的全新增长极。在2022年北京冬奥会上,我们看见了氢燃料电池的全新打开方式。虽然这种能源形式目前仍有不少弊端,但我们有理由相信,随着研发能力的提升和技术改造升级,在不久之后,我们的出行体验将变得日趋完善。版权声明:本文部分图片源自网络如涉及版权问题,请作者持权属证明与本公众号联系如需转载请向本公众号后台申请并获得授权法律顾问:上海汉盛律师事务所姜磊律师-END-

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