首先,在文章的開頭,鎂客君想先表明一下自己的觀點,未來汽車的驅(qū)動方式必然會被電機(jī)所取代,也就是我們所熟知的新能源汽車,這是一個大趨勢。但是,今天鎂客君想和各位探討的問題是能源,也就是驅(qū)動汽車前進(jìn)的能量來源。
目前市面上常見的新能源汽車無非分為如下幾種:純電動汽車、增程式電動汽車、混合動力汽車、燃料電池電動汽車、氫發(fā)動機(jī)汽車、其他新能源汽車等。上述幾種新能源汽車根據(jù)使用能源的不同,又可以分為鋰離子電池和燃料電池。而燃料電池中,目前推廣使用的大多為氫燃料電池。
當(dāng)然,其他新能源汽車的能量來源還包括使用超級電容器、飛輪等高效儲能器的汽車,但是這類技術(shù)大多尚未成型,所以這里不做深入。
曾幾何時,人們開始對環(huán)保的意識愈發(fā)強(qiáng)烈。而此時的新能源汽車開始和環(huán)保畫上等號,多個國家和政府都給出各種優(yōu)惠扶持政策,來促進(jìn)新能源汽車的發(fā)展。目前新能源汽車上路行駛的已經(jīng)越來越多,行駛過程中確實可以做到零排放,可以說和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相比確實環(huán)保了很多。但是,電力來源和電池壽命到期后的處理問題,依然離不開“污染”兩個字。
確實,就算電動汽車不出現(xiàn),電廠依舊會運行,依然會生產(chǎn)那么多的電。但是,就現(xiàn)有新能源汽車技術(shù)來說,在減少了污染的同時,還轉(zhuǎn)移了一部分污染。
2016年我國發(fā)電量數(shù)據(jù)顯示,火電占比為56.79%、水電占比為17.43%。也就是說,通過煤、石油、天然氣等固體、液體燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能,轉(zhuǎn)換為動能以生產(chǎn)電能的方式,仍然占據(jù)我國總發(fā)電量的50%以上。
作為全球頂尖的新能源汽車品牌,特斯拉旗下的Model S行駛1公里需要消耗444w的電量。也就是說,根據(jù)1瓦/時=0.5克二氧化碳排放量的計算標(biāo)準(zhǔn),特斯拉Model S每公里會排放222克的二氧化碳,而同級別的燃油汽車僅為200克/公里。
說句題外話,目前新能源汽車所使用的電能,和我們的日常用電并無區(qū)別。那么問題來了,人類用電已經(jīng)有上百年的歷史,“新”能源汽車的定義是否需要再嚴(yán)謹(jǐn)一些?
現(xiàn)有的很多新能源汽車大多使用的都是鋰離子電池,主要是由于使用鋰離子電池的電動車在開發(fā)成本上,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氫能源。但是,之所以說氫能源或許有望取代現(xiàn)有鋰離子電池汽車,離不開如下幾點:
氫能源更加安全
其實不論是新能源汽車,還是傳統(tǒng)汽車,安全的重要性不言而喻。只是新能源汽車還要強(qiáng)調(diào)電池的安全性。
目前大規(guī)模的應(yīng)用于新能源汽車上的鋰離子電池,已經(jīng)引發(fā)過很多次爆炸事故。而且不光光是汽車上的鋰離子電池,去年最著名的三星爆炸門事件中,Note7中所使用的也是鋰離子電池。所以,目前在鋰離子電池的生產(chǎn)和使用過程中,安全性問題已經(jīng)逐漸凸顯出來。
而使用氫能源的燃料電池則安全的多。有機(jī)構(gòu)經(jīng)過測試表明,即使是在工作狀態(tài)下對燃料電池堆進(jìn)行穿刺短路,也不會引起電堆火災(zāi)和爆炸發(fā)生,這主要是因為電堆內(nèi)部氫氣的量并不大,而且氫氣閥門可以迅速被切斷。
氫能源性能更好
眾所周知,考量新能源汽車的一個重要指標(biāo)就是續(xù)航里程,而里程的長短大多由動力電池系統(tǒng)所能夠釋放出來的電能決定的。這里就能夠明顯看出鋰離子電池和氫能源燃料電池的最大區(qū)別:一個是“蓄電”,一個是“發(fā)電”。
鋰離子電池想要釋放更高電能,就需要成為高能量密度電池,技術(shù)上就得提高電池工作電壓或者提高正負(fù)極材料的比容量。但是,目前技術(shù)上還難以滿足。
氫能源燃料電池則更像是一個“發(fā)電機(jī)”,燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池就可生產(chǎn)出電能。所以說,氫能源燃料電池的能量密度并不取決于燃料電池電堆本身,而取決于其攜帶的氫氣重量。
而且,目前鋰離子電池能量密度可以做到220Wh/Kg左右,而氫能源燃料電池可以很輕松達(dá)到600Wh/Kg,未來還有望突破1000Wh/Kg。
氫能源可以像加油一樣快捷
對于目前市面上很多新能源汽車來說,日常使用時最頭痛的就是充電難問題,不僅是找不到地方充電,更麻煩的在于充電時間過長。雖然現(xiàn)在有很多快充技術(shù),但是充電時間的縮短,也就意味著電池壽命在快速受損。特斯拉此前也提出過更換電池的解決方案,但是拔插式的電池也會帶來譬如電氣絕緣等問題,所以也并沒有大面積推廣。
而氫能源燃料電池則可以和加注汽油一樣,加注氫氣,這一過程往往只需要2~3分鐘就可以完成。
通過上述的對比,不難看出氫能源燃料電池?zé)o論從安全性能、使用性能、清潔程度上,都明顯優(yōu)于現(xiàn)有鋰離子電池。那么為何不能實現(xiàn)大面積推廣呢?主要原因可以歸結(jié)為一點,成本過高。
因為在制造過程中需要用到貴金屬鉑作為催化劑,而鉑較為稀缺,氫能源燃料電池的目前的價格也就非常高昂。再有就是基礎(chǔ)建設(shè)方面,一個普通的充電站建設(shè)成本可能只有10萬美元,甚至更低。而一個氫氣燃料站的建設(shè)成本可能是充電站的20~30倍。
但是,一項新技術(shù)的誕生到商業(yè)化,其中很重要的一點就是解決成本問題。而且日本豐田公司已經(jīng)在著重解決氫能源生產(chǎn)依靠鉑的問題,希望通過最大程度降低鉑的使用,進(jìn)而大幅度降低成本。
所以說,待技術(shù)成熟之時,就是氫能源推廣之日,而“新”能源汽車也可以真正成為使用新能源驅(qū)動的汽車。