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圖解氫燃料電池車的重生

作者:中國儲能網(wǎng)新聞中心 來源:鳳凰汽車 發(fā)布時(shí)間:2014-07-26 瀏覽:

中國儲能網(wǎng)訊:繼成功在全球推行混合動力車之后,豐田打算直接跳過普通的充電式電動車,而直接實(shí)現(xiàn)以氫氣為燃料的電動汽車,這樣能有效解決電動車充電不便的問題,不過反對的聲音偏多,所以本期《汽車達(dá)人秀》就來聊聊氫燃料電池。

實(shí)際上,氫燃料電池車早已不是什么新鮮事物,之前也有很多廠商推出過此類的產(chǎn)品,但多數(shù)都因?yàn)橥七M(jìn)力度較慢而慢慢冷藏起來,像寶馬7系氫動版、曾經(jīng)行駛在北京中關(guān)村的奔馳氫燃料電池公交車等,也早已不見了蹤影。

豐田高調(diào)宣布重啟氫動計(jì)劃,在我看來應(yīng)該是找到了解決之道,但細(xì)想起來這和再造一個(gè)“中石化”有著相同的難度。

為了更好的了解氫氣車的發(fā)展現(xiàn)狀,我特意來到了豐田總部所在的日本豐田市,在這里我找到了一座加氫站,這是目前日本17個(gè)加氫站的其中一個(gè)。

氫氣車的原理

氫氣在我們生活中出現(xiàn)的不夠多,但大家一定也不會陌生,小時(shí)候的氣球就需要加注氫氣來飛的更遠(yuǎn)。而這個(gè)物質(zhì)是目前地球上發(fā)現(xiàn)的密度最小的氣體,與空氣相比,密度只有空氣的1/14。在交通工具領(lǐng)域,飛艇是先于汽車用上氫氣的,不過因?yàn)榘踩圆患?,現(xiàn)在都用氮?dú)馓娲恕?

而“氫氣車”嚴(yán)格來說應(yīng)該是叫“氫燃料電池車”,即在一輛以電力驅(qū)動的汽車為基礎(chǔ),通過氫氣產(chǎn)生電能,從而驅(qū)動汽車行駛,而氫氣則保存在汽車的儲氣罐中,消耗的氫氣排放出干凈的水,所以它也被看作為一種新能源的技術(shù)。

不過和飛艇的遭遇一樣,氫氣車也存在一定危險(xiǎn)性,氫氣罐若碰到極端的撞擊,威力會非??植溃?dāng)然這個(gè)是可以通過技術(shù)手段解決的問題,像豐田等車企應(yīng)該比較有把握。

反對者的聲音

反對聲音主要集中在氫氣的獲得上,反對者以氫氣產(chǎn)生不夠環(huán)保主要理由。而實(shí)際上將氫氣壓縮到儲氣罐中,也需要較高的電力消耗,換句話說,氫氣只是解決了電池汽車的續(xù)航問題,而環(huán)保作用在整個(gè)環(huán)境中并沒有得到改善。

和電力相比,氫的成本并沒有想象的那么便宜,大自然中氫不是以單體形式存在,而是以化合物的方式存在。所以獲得氫氣需要化工生產(chǎn)而非自然獲取。目前獲得氫氣最普遍的方式是電解水或甲烷,甲烷作為化石燃料從環(huán)保角度不做考慮,雖然自然界普遍存在的水,作為原材料確實(shí)便宜。

但是電解水需要耗能,也就是電。而且電解水產(chǎn)生氫氣消耗的電能等同于氫氣與氧氣化合成水產(chǎn)生的電能,所以說氫燃料電池車行駛所需要的能量,其實(shí)還是來自于發(fā)電廠。氫只是能量的攜帶者而非真正意義上的能源。它必須從化石燃料或其他資源中以耗能的方式提取,同時(shí)在一系列的轉(zhuǎn)化過程中,也有能量流失(因?yàn)閺钠渌茉吹綒溆只氐侥芰康霓D(zhuǎn)換并非百分百)。

雖然氫氣相比化石燃料沒有污染,但是它的污染源和電動車一樣,其實(shí)還是在發(fā)電廠,也就是說,發(fā)電廠產(chǎn)生的污染小(風(fēng)能、太陽能)它就環(huán)保,如果發(fā)電廠污染大(煤電、油電),它和電動車產(chǎn)生的污染是等量的。

此外,氫氣的缺點(diǎn)還要算上為運(yùn)輸進(jìn)行超低溫壓縮(壓縮機(jī)的物理能耗,也是電)以及氫氣的運(yùn)輸所產(chǎn)生的能耗(卡車,普遍用柴油)。這些損耗如果和電動車直接利用電網(wǎng)傳輸?shù)碾娔艹潆娤啾刃实拖潞芏唷?

氫氣車的優(yōu)勢相對于電動車其實(shí)只是回填燃料速度快,但這需要一個(gè)加工精密度極高的,能承受高壓的氫氣填充槍,當(dāng)然這個(gè)產(chǎn)業(yè)在試推行氫燃料電池車地方已經(jīng)不是問題了。另外燃料電池的制造成本并不低,但是相對于電池組,燃料電池組的原材料和生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污染會小一些,但燃料電池車上也會有一個(gè)電容或什么的用來儲存制動能量回收的能源,所以也沒離開電池,只是用的量小一些。

氫燃料電池車對于大型車企來說都不是陌生的領(lǐng)域,從豐田到日產(chǎn),從寶馬到奔馳以及福特等,都曾經(jīng)推出過氫燃料電池車,但對多數(shù)車企來說,量產(chǎn)氫氣車的最大障礙不是生產(chǎn)技術(shù),而是卡在了還沒有大型石化企業(yè)打算造汽車的加氫站網(wǎng)絡(luò)。

單靠車企,即便是豐田這樣實(shí)力雄厚的企業(yè),也很難大規(guī)模布局加氫站,所以加氫站在日本被加入了很多政策成分,即日本政府主導(dǎo)建設(shè)氫氣制造和銷售的網(wǎng)絡(luò),而豐田只是其中之一個(gè)推動者。

日本氫能及燃料電池示范項(xiàng)目(Japan Hydrogen & Fuel Cell Demonstration Project,以下簡稱JHFC),2002年就開始實(shí)施,主要是由日本工貿(mào)部(METI)資助。而加氫站由日本氫能及燃料電池示范項(xiàng)目(JHFC)、日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)、日本氫氣供應(yīng)和利用技術(shù)研究協(xié)會(HySUT)共同促進(jìn)、實(shí)施。

起初氫能源車項(xiàng)目發(fā)展很快,到2007年就建成了12座加氫站,但到2014年的這7年中,加氫站只增加了5座,這也能從一個(gè)側(cè)面反映出整體推進(jìn)的減速。

這其中的原因是多方面的,包括其他國家對氫能源興趣的減弱等,不過日本還是在2014年重啟了氫能源的建設(shè),并將此作為未來日本地區(qū)新能源車的核心。

日本國內(nèi)最新優(yōu)惠政策

豐田將于年內(nèi)開始在日本銷售氫燃料電池車,價(jià)格預(yù)計(jì)在700萬日元左右。而日本政府宣布為這種氫燃料電池車提供至少200萬日元的補(bǔ)貼,這也就意味著消費(fèi)者只需500萬日元,即可開回家一輛氫氣車。

500萬日元相當(dāng)于30萬元人民幣,在日本能夠買一輛豐田的皇冠轎車,雖說看起來還不夠便宜,但氫氣車的購買成本和后期維護(hù)成本較低,購車時(shí)的稅費(fèi)也將極低,算上可以達(dá)到700公里的續(xù)航里程,這對很多人來說都是一件頗有誘惑的事情,畢竟以日本的平均收入,這個(gè)價(jià)格也容易被普通消費(fèi)者接受。

既然從日本從政策層面已經(jīng)開始推行氫燃料電池車,那么相應(yīng)的加氫站建設(shè)也會加快腳步。氫燃料電池車本文就不多討論了,畢竟也不是太過新鮮的車型,以后有機(jī)會我們再敘,而今天主要是講加氫站。在日本豐田市的未來環(huán)保村內(nèi),就建有一座加氫站。

加氫站需要的占地面積比普通加油站稍大,主要是因?yàn)榧佑驼緵]有煉油設(shè)備,而加氫站內(nèi)需要有制氫的設(shè)備。

加氫站的原料來自于化工廠所排放出的原料,為的是減少對環(huán)境的污染,而氫原料需要用罐裝車?yán)辜託湔?,通過管道,向加氫站內(nèi)的制氫機(jī)提供所需原料,然后壓縮機(jī)會將氫氣凝集到專用的儲存容器中保存。

氫燃料電池車來加氫站“加氫”時(shí),加氫機(jī)會像加油機(jī)一樣按照加氫量的多少進(jìn)行計(jì)費(fèi)。而如果需要快速加氫,比如豐田宣稱的加氫3分鐘行駛700公里的情況,則需要70Mpa(兆帕)的加氫設(shè)備進(jìn)行,相對于普通加氫機(jī)35Mpa的壓力,70Mpa的機(jī)器還需要額外通過冷卻設(shè)備來對氫氣進(jìn)行壓縮。

在加氫機(jī)的上面出現(xiàn)了兩個(gè)LOGO,一個(gè)是東邦燃?xì)?,一個(gè)是Iwatani,這兩個(gè)廠商都是日本老牌的化學(xué)和能源供應(yīng)商,像Iwatani所生產(chǎn)的煤氣灶等產(chǎn)品,國內(nèi)市場也見的到。

這個(gè)加氫站的主要部件和建設(shè)都來自東邦燃?xì)?TOHO GAS),而不是由日本石油、帝國石油等石化巨頭們主導(dǎo),目前日本的17個(gè)加氫站分別由JHFC、HySUT、Iwatani等建設(shè)。

氫動車能取代電動車么

很顯然日本是打算這么做了,以解決純電動汽車充電的問題。而擺在日本各個(gè)企業(yè)面前的就是氫氣的制造的便捷性和環(huán)保性的問題,而且加氫站建設(shè)成本過高也需要降低。

如果這些問題都能得到很好的解決的話,我們還是看好看日本國內(nèi)的這項(xiàng)新能源計(jì)劃。在國內(nèi)的話,由于缺乏相關(guān)的政策支持,而且加氫站的從零開始的建設(shè),也頗有挑戰(zhàn)性,加上對傳統(tǒng)石油巨頭的影響,氫燃料電池車進(jìn)入國內(nèi)或許還挺遠(yuǎn)。

所以就國內(nèi)而言,氫動車取代電動車還比較困難,而日本人正在為全球車企走出一條新路,下一步豐田的FCV氫燃料電池車將投放到美國和歐洲市場,相信這些日本之外地區(qū)的氫能源之路,對國內(nèi)有著高度的借鑒作用。

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