氫燃料電池可以用在電動汽車上嗎？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-16 13:18
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豐田將氫能定位為“未來的清潔環(huán)保能源”，并認(rèn)為氫燃料電池車是對社會貢獻(xiàn)度極高的“終極環(huán)保車”。于此同時，日本首相安倍晉三也親自為豐田Marai代言。
反觀國內(nèi)，很多車企把純電動汽車領(lǐng)域，也取得了不俗的成果。
那么這兩個發(fā)展新能源汽車的思路，誰將會引領(lǐng)行業(yè)潮流呢？下面我們具體分析一下。
動力系統(tǒng)的組成
從目前的發(fā)展?fàn)顩r看，兩者的動力系統(tǒng)決定了他們的續(xù)航里程，決定了車內(nèi)的乘坐空間，也決定了車企發(fā)展的方向。
1.純電動汽車
從目前的發(fā)展情況來看，純電動汽車的動力系統(tǒng)主要是動力電池+電機(jī)的組合形式。當(dāng)下流行的動力電池是正極為鎳鈷錳的三元鋰電池，由上千個電芯經(jīng)過包裝整合組成電池pack。
▲上圖為純電動汽車內(nèi)部構(gòu)造圖
如上圖所示，電池pack一般懸掛在汽車底盤下邊，為純電動汽車?yán)m(xù)航提供能量，目前一個pack所攜帶的電量普遍小于90Kwh。
現(xiàn)在用的電機(jī)一般是交流感應(yīng)電機(jī)，這種電機(jī)比較小，但是能輸出比較大的功率。還有一種電機(jī)是輪轂電機(jī)，能耗比較小，但受限于成本，并未普及。
2.氫能汽車
目前的氫能汽車，它的動力系統(tǒng)主要是電動機(jī)+燃料電池+儲能電池+儲氫罐的組合形式。和純電動汽車相比，它的動力系統(tǒng)要復(fù)雜的多，電機(jī)基本相似，我們只討論電池和儲能裝置。
我們可以把氫能汽車上的電池分為兩種，一種是通過加氫燃料產(chǎn)生電能的，另一種是儲備電能的，前一種稱為燃料電池，后一種稱為儲能電池，這兩種電池必不可少。
▲上圖為氫燃料電車的內(nèi)部構(gòu)造圖
通俗地講，燃料電池是一個開環(huán)系統(tǒng)，他需要不斷的的補(bǔ)充燃料---氫化物，我們也可以稱為燃料電池反應(yīng)堆。
相比之下，儲能電池是一個閉環(huán)系統(tǒng)，它的作用就是儲能和充放電，當(dāng)然三元鋰電池也可以用作儲能電池。
除此之外，最重要的就是上圖中黃色的儲氫罐了，儲氫罐的作用是存儲燃料的，所以體積也比較大。
對比兩者的動力系統(tǒng)組成，我們發(fā)現(xiàn)氫能汽車比純電動車復(fù)雜太多了，純電動汽車的技術(shù)要更成熟一些，就動力系統(tǒng)的安全性來講，沒有燃料電池反應(yīng)堆的純電動汽車更安全。就動力本身來講，氫能汽車的能量供給則會更好。
兩者發(fā)展遇到的技術(shù)瓶頸
到目前為止，這兩者的發(fā)展都不同程度的遭遇瓶頸，純電動汽車的瓶頸就在于鋰電池技術(shù)的突破，這是一個世界性難題。
▲上圖代表動力電池能量密度急需突破
如上圖所示，影響純電動汽車最大的因素就是續(xù)航里程和充電的便利性，充電便利性屬于基礎(chǔ)設(shè)施，我們可以慢慢改進(jìn)，但是續(xù)航里程呢？反映到動力電池上就是能量密度，以及鋰電池材料的選用。
目前氫燃料電池車的問題就是整套系統(tǒng)過于龐大，與燃油車和純電動車相比都毫無優(yōu)勢。
與此同時，氫能汽車無法儲存液氫，儲氫罐裝的通常都是金屬氫化物，其密度只有汽油的1/3，要達(dá)到汽油車的續(xù)航，儲氫罐的體積是油箱的3倍。
而且燃料電池、儲能電池、電動機(jī)這些動力系統(tǒng)的體積并不比發(fā)動機(jī)+變速箱的體積小多少。所以氫燃料電池車要解決的問題是：提高儲氫罐的能量密度、壓縮燃料電池的體積。
政策支持 兩條腿走路
在中國，為了提倡節(jié)能減排，國家從2013年之前國家就對新能源汽車進(jìn)行補(bǔ)貼，每年都會根據(jù)市場狀況出臺新能源汽車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，一直持續(xù)到現(xiàn)在。氫能汽車的補(bǔ)貼也一直都有，發(fā)展緩慢完全是因為自身還不夠成熟。
▲上圖寓意政府出臺補(bǔ)貼政策
在日本，自1998年就開始實(shí)行的“CEV補(bǔ)貼”（即清潔能源汽車補(bǔ)貼），補(bǔ)貼規(guī)則、車型和預(yù)算由日本下一代汽車振興中心每年根據(jù)市場情況進(jìn)行調(diào)整。目前日本的氫氣站的成本約為240萬美元，日本政府為企業(yè)提供50%的安裝費(fèi)用補(bǔ)貼。
此外，美國、德國、荷蘭、挪威等國家為了發(fā)展新能源汽車也都出臺了相應(yīng)的氫能汽車補(bǔ)貼政策。
基于此，我們可以發(fā)現(xiàn)，其實(shí)各國對于氫燃料電池汽車的鼓勵政策一直都有，沒有任何歧視，發(fā)展新能源既要發(fā)展純電動汽車，也要發(fā)展氫能汽車。
由此可見，其實(shí)新能源汽車誰能笑到最后，只取決于一個因素——能量密度，再準(zhǔn)確一點(diǎn)就是整套動力系統(tǒng)的能量密度。從目前來看，純電動汽車技術(shù)更加成熟，氫能汽車卻昭示著未來發(fā)展方向。
相關(guān)：加一次油跑1000公里，豐田技術(shù)領(lǐng)先中國幾十年？
文：微信公號“瞭望智庫”（ID：zhczyj） 作者：汪濤 上海析易船舶技術(shù)有限公司總經(jīng)理
國務(wù)院總理李克強(qiáng)當(dāng)?shù)貢r間5月11日上午在日本首相安倍晉三陪同下，來到位于苫小牧市的豐田汽車北海道廠區(qū)參觀考察。
據(jù)媒體報道，豐田汽車特意將“最尖端”的汽車技術(shù)運(yùn)到這一零部件廠展示給李總理，主要報道的技術(shù)有三個：多功能出行平臺、自動駕駛、氫燃料電池車。網(wǎng)上同時還有一些說法，指豐田還擁有固態(tài)電池技術(shù)的純電動車，以及加滿油續(xù)航里程可達(dá)1000公里的汽車等。
在此我們不僅需要對豐田的尖端技術(shù)作一些評價，也需要澄清一些問題。
整個參觀過程幾乎就是李克強(qiáng)總理與研發(fā)人員的問答過程 本文圖片來自微信公號“瞭望智庫”
毫無疑問，經(jīng)過了四十年改革開放，國內(nèi)科技水平有了飛速進(jìn)步，現(xiàn)在中國領(lǐng)導(dǎo)人去日本所看到的技術(shù)差距，與幾十年前鄧小平參觀日本時的技術(shù)差距遠(yuǎn)遠(yuǎn)不可同日而語。
客觀來說，日本豐田不僅在汽車技術(shù)領(lǐng)域依然保持世界領(lǐng)先，在生產(chǎn)制造上也有很多管理經(jīng)驗為世界制造業(yè)所模仿。
例如為全球業(yè)界稱道的精益生產(chǎn)（Lean Production）、準(zhǔn)時制生產(chǎn)（Just in time，也叫零庫存生產(chǎn)）等就是豐田公司創(chuàng)造的，甚至在生產(chǎn)管理上形成“豐田生產(chǎn)方式”的概念。
