氫燃料電池和鋰電池你知道有什么區(qū)別嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-13 20:43
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雖然現(xiàn)今氫燃料電池真實(shí)市場(chǎng)極低，僅日本、韓國(guó)、歐洲等為代表的少數(shù)國(guó)家和汽車(chē)廠商對(duì)它青睞有加，但在與鋰電池之爭(zhēng)中它卻存在感十足。這是因?yàn)橄啾蠕囯姵兀瑲淙剂想姵赜兄a(bǔ)給時(shí)間短、“零污染”、續(xù)航里程高等決定性?xún)?yōu)點(diǎn)。
一個(gè)是肆無(wú)忌憚的享受著如天空般廣闊的電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的弄潮兒，一個(gè)是隱于市不輕易示人的絕世高手，江湖上這么定義它們。
鋰電池不完美，燃料電池不接地氣
在市場(chǎng)角逐中，鋰電池當(dāng)然會(huì)勝，畢竟后者有著扎扎實(shí)實(shí)的百年發(fā)展歷史，市場(chǎng)成熟度要比氫燃料電池高得多。就拿基礎(chǔ)設(shè)施修建成本來(lái)說(shuō)，鋰電池充電站的成本要比燃料電池低得多。比如一座特斯拉超級(jí)充電站的修建成本大約為30萬(wàn)美元，而一座加氫站的成本卻高達(dá)100~200萬(wàn)美元。
雖然近些年來(lái)高成本的燃料電池汽車(chē)已經(jīng)開(kāi)始有了大幅度的下降，甚至已有豐田Mirai（氫燃料電池車(chē)）這樣售價(jià)僅為26萬(wàn)元（起）的產(chǎn)品出現(xiàn)，但整體來(lái)說(shuō)還是價(jià)格過(guò)高。鋰電池汽車(chē)就不一樣了，相比前者它的價(jià)格簡(jiǎn)直不能再感人，某些國(guó)產(chǎn)車(chē)型不說(shuō)，單是溢價(jià)加身的特斯拉都能下探到3.5萬(wàn)美元區(qū)間（Model 3）。
按理說(shuō)，到這里氫燃料電池和鋰電池的斗爭(zhēng)應(yīng)該告一段落了，但人類(lèi)的里程焦慮癥卻幫了氫燃料電池一把。比如現(xiàn)代推出的新一代氫燃料電池汽車(chē)FCEV，一次充電里程可高達(dá)580公里，要知道強(qiáng)如特斯拉Model S 100D（增程版本，全球最長(zhǎng)續(xù)航的量產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)），其續(xù)航里程也不過(guò)539公里，更不用談大多數(shù)車(chē)型還在300公里的瓶頸上掙扎了。
有如此高續(xù)航里程的表現(xiàn)并不是他們用了什么神奇藥水，事實(shí)上這是其一貫風(fēng)格，比如本田Clarity的續(xù)航里程為589公里、豐田Mirai的續(xù)航里程為483公里。都不是省油的燈。
很明顯，鋰電池不完美，燃料電池不接地氣。而在不完美和接地氣的選擇上，多數(shù)國(guó)家和汽車(chē)廠家并沒(méi)有猶豫太久就投入了鋰電池的懷抱，也難怪鋰電池被推倒了風(fēng)口浪尖。
但這并不代表全部，因?yàn)槿剂想姵睾弯囯姵夭⒉皇翘焐鷳?yīng)該站在天平兩端的競(jìng)爭(zhēng)者，畢竟就原理上說(shuō)，氫燃料電池屬于能量轉(zhuǎn)化裝置，鋰電池屬于儲(chǔ)電裝置，更何況混合動(dòng)力汽車(chē)都已經(jīng)大行其道了，汽油機(jī)和電機(jī)都能友好共處，為什么氫燃料電池和鋰電池就不能了？
再說(shuō)了，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)下氫-電混合能通過(guò)鋰電池解決電動(dòng)汽車(chē)的電控問(wèn)題，還能通過(guò)氫電池解決電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航問(wèn)題，何樂(lè)而不為。
這并不是空穴來(lái)風(fēng)，在第67屆法蘭克福國(guó)際車(chē)展開(kāi)幕前夕，奔馳公司放出了一枚重磅“炸彈”，宣布推出首款插電式氫燃料電池混合動(dòng)力車(chē)GLC F-CELL。
該車(chē)以氫燃料電池和鋰電池共同作為能量來(lái)源，載有4.4公斤氫燃料，最大續(xù)航里程可達(dá)437公里，配合使用9kWh鋰電池還可續(xù)加近50公里程。在奔馳眼里這是“通往零排放駕駛道路上的里程碑。”
當(dāng)然這并不是“尬混”，奔馳巧妙的設(shè)計(jì)了三種電池模式：混動(dòng)模式、燃料電池模式和電池模式。在混動(dòng)模式下，汽車(chē)從氫燃料電池和鋰電池獲得動(dòng)力，能量提供方式由電腦調(diào)配。當(dāng)駕駛?cè)讼胍A(yù)留鋰電池電量以備特定駕駛需要時(shí)，可僅使用氫燃料電池提供能源。相應(yīng)的，在電池模式下，燃料電池系統(tǒng)停止工作，車(chē)輛完全由高壓電池提供能源。
為了緩解充電/能源補(bǔ)給焦慮，該車(chē)兩個(gè)碳纖維儲(chǔ)氣罐加氫時(shí)間在3分鐘內(nèi)，并采用了插電方式，充滿(mǎn)電用時(shí)約1.5小時(shí)。
就乘用車(chē)領(lǐng)域奔馳并不孤單，比如今年日內(nèi)瓦車(chē)展上展出的正道汽車(chē)，使用了石墨烯基鋰電池作為主要?jiǎng)恿υ?，并可選裝零排放的氫燃料電池系統(tǒng)增程器，和奔馳GLC F-CELL有著異曲同工之妙。
氫燃料電池混合動(dòng)力車(chē)優(yōu)點(diǎn)
在定性問(wèn)題上，氫燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)歸于串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)一類(lèi)，我們可以把它簡(jiǎn)單理解成是將內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)換成燃料電池的一種技術(shù)。
雖然奔馳沒(méi)有詳細(xì)解釋他們的氫燃料電池混合動(dòng)力車(chē)能量調(diào)配方式，但就一般來(lái)說(shuō)這種組合帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)不僅僅是續(xù)航里程提高、多種能量可選這么簡(jiǎn)單。
事實(shí)上這種組合還能帶來(lái)一些意想不到的好處，比如我們知道燃料電池存在動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢的問(wèn)題，當(dāng)車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生急劇變化（比如起步、急加速），動(dòng)力系統(tǒng)往往無(wú)法滿(mǎn)足車(chē)輛所需的功率。另外，受冷啟動(dòng)特性的影響，在低溫下啟動(dòng)時(shí)，燃料電池存在啟動(dòng)時(shí)系統(tǒng)效率低、啟動(dòng)速度慢的問(wèn)題。
面對(duì)這些亟待解決的問(wèn)題，鋰電池就派上了用場(chǎng)。由鋰電池提供車(chē)輛啟動(dòng)、加速、減速等非穩(wěn)態(tài)下所需的大功率，而燃料電池則用來(lái)提供穩(wěn)定工況下的輸出功率。
少讓燃料電池干自己不擅長(zhǎng)的，還能大大提升氫燃料電池的使用效率以及使用壽命，鋰電池和氫燃料電池的組合一拍即合。
氫燃料電池混合動(dòng)力并非奔馳獨(dú)創(chuàng)
嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，氫燃料電池混合動(dòng)力并不是奔馳的獨(dú)創(chuàng)，比如國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有不少客車(chē)也使用了燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)，只不過(guò)他們的動(dòng)力電池選用的是蓄電池或超級(jí)電容（奔馳使用的是鋰電池作為動(dòng)力電池）。
比如就在不久前由“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃支持的“燃料電池/超級(jí)電容混合動(dòng)力100%低地板有軌電車(chē)研制”項(xiàng)目就取得了重大成果，研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界首列氫燃料電池/超級(jí)電容有軌電車(chē)并投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。這款由中車(chē)唐山公司研制的有軌電車(chē)，最高時(shí)速70km/h，一次快速加氫僅需15分鐘，可持續(xù)行駛40公里。
