氢燃料电池汽车没有成为市场主流的原因是什么

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(文章来源:极客公园)

氢能源用作汽车动力的一个优势在于续航里程较长,而这是由于其质量能量密度极高才能做到的。锂离子的质量能量密度为 0.36-0.88MJ/Kg,而氢气的质量能量密度为 142MJ/Kg。但氢气的体积能量密度较低,所以在汽车上使用的话,一般的解决方案是将将氢气压缩或液化以缩小储氢罐的体积,对于储氢技术要求非常高。因而,氢燃料电池汽车在过去一直处于无法达到规模量产的尴尬境地。

但人们并未放弃这类清洁能源。一方面,氢燃料电池具有无可比拟的优势,在其运行过程中,不仅没有氮氧化物这种有毒气体,连二氧化碳都没有。相对于燃油汽车来说,氢燃料电池汽车完全达到了零碳排放。

氢能源还有一大优势:可再生。氢能作为一种二次能源,可从化石能源中获取,有助于煤炭等一次能源清洁高效利用;还可以通过电解水制取,增加电力系统灵活性,实现大规模储能及调峰。从这个角度看,氢能源的全生命周期的能源效率要优于汽油柴油。

目前,世界各国都在将氢能源与燃料电池作为重点发展对象,不断加大研发和产业化的扶持力度。据粗略统计,近十年,以美国、日本、欧盟与中国为代表的国家已在氢能与燃料电池当中投入近 50 亿美元。世界各国对于零碳排放的要求都有一个大致的时间点:2050 年。事实上,仅依靠一种能源在 2050 年使所有经济与运输行业完成零排放的目标,具有相当大的难度,人们需要更多选择。

技术总归要变得成熟,更重要的是,技术的成熟度是我们肉眼可见的。过去 70、80 年代在航空航天当中应用的技术,如脱水食品、纸尿裤等等,在今日也普及到大众当中,成为随处可见的消费品。同理,氢燃料电池看上去默默无闻,但也在不断发展。2008年,本田推出了第一款可供零售客户使用的氢燃料电池汽车,在随后的几年中不断进行研发和升级,日前在广州车展上,本田氢燃料电池汽车 Clarity Fuel Cell 亮相。

就像上文提到,距离本田发布首款氢燃料电池车辆已有 20 年之久,而本田自身在 80 年代已经开始燃料电池车的基础研究。2007 年,本田发布了首款氢燃料电池量产车型 FCX Clarity,正式投向市场。据本田方面表示,直至今日,仍有 1000 辆 FCX Clarity 通过租赁的形式在美国加州道路上行驶。

比起上一代车型,Clarity Fuel Cell 搭载了第二代 FCV(Fuel Cell Vehicles,燃料电池汽车)动力总成技术,在动力方面有了显著提升,比如它实现了燃料电池堆的小型化。据悉,新一代 Clarity Fuel Cell 的单位电芯的发电性能提升 1.5 倍,燃料电池单元变薄 20%,电池堆的体积缩小了 33%。

整个电堆都是由本田独立开发完成的,通过生成气体流路的改进和冷却方式的改进,最终可实现单位电池的输出电池功率得到大幅提高。Clarity Fuel Cell 动力总成开发助理负责人安藤章二介绍,与其他车企的氢燃料电池技术相比,本田最大的优势在于燃料电池堆的小型化和车内空间的提升。原本只能乘坐 4 人的驾乘空间,也因此升级到 5 人可宽敞乘坐。

在Clarity Fuel Cell上,本田将集成了驱动电机、电池堆、混合气体单元、供压机、电控系统五部分的整套动力总成系统放置在发动机罩内,与其他车型形成了明显差异化。紧凑的尺寸使得车辆动力总成与普通 V6 发动机相仿,同时也大幅提高车体设计的自由度。Clarity Fuel Cell 的性能与燃油车已别无二致。该车型可实现最大 130kW 的输出功率和 300N·m 的峰值扭矩,每次加满氢只需 3 分钟,最长续航里程高达 750km。

至此,氢燃料电池车也许可以证明自己的实用性。安藤章二表示,该车型已经在日本、美国小批量售卖。与现有燃油或电动车辆的配置基本一致,也说明这套系统在将来具有大批量生产的可能。比较客观的情况是,大环境的成熟不能只靠一家公司来支撑。尽管氢燃料电池车已成为车企们重点推广普及的车型,但他们也承认,距离真正的大规模普及还需要几年时间。氢燃料还不是车企或者消费者的主流选择,这项技术却并没有沉寂。
       (责任编辑:fqj)

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