氫燃料電池&動力鋰電池:兩者是互相替代的關係還是共存呢?

日本發展氫燃料電池引起了很多人的熱議,其論點是氫燃料電池比鋰電池先進在哪?這種在對技術一無所知的前提下即可認定為“先進”,本身是一種無知與自卑的表現,在分析這種技術是否有價值之前——首先要明白什麼是氫燃料電池堆,否則只能顯得“磕膝蓋有些朝後”了。

氫燃料電池&動力鋰電池:兩者是互相替代的關係還是共存呢?


兩組電池的作用

  • 氫燃料電池堆-發電
  • 動力鋰電池組-儲電

大部分吹捧氫燃料汽車的所謂汽車愛好者,是連發電與儲能電池組都沒鬧清楚的,認為車輛有一組電池堆就能直驅汽車行駛了吧。然而真正的氫燃料電池堆只能用以發電,利用的是氫氧與催化劑的反應產生電流,實現涓流穩壓為動力電池組充電;汽車的的真正動力源是來自動力電池組,否則僅僅靠低功率的發電這臺車還能開嗎?

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綜上所述,燃料電池堆與動力電池組是相輔相成的,氫燃料電池的概念本質為【化學發電增程器】。增程式電動汽車早已大量普及,比如混合動力綠色車牌的公交車和旅遊大巴都是增程車,區別無非是發電增程器選擇了“內燃機+發電機組”,利用消耗燃油為基礎發電;這種成熟的模式是真的可以節能的,因為內燃機與電動機的能量轉化率差距極大。(參考下圖組)

圖1:內燃機的平均熱效率≤40%,因為有冷卻、運動、進排氣熱能損耗,而熱能是轉化為機械能的基礎。

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圖2:電動機的平均轉化率≥90%,優秀機型已經接近了97%。也就是說同樣為發動機,電動機的扭矩損耗是極低的。

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假設一臺大巴車用內燃機直驅,需要發動機的排量至少在5.0升左右;大排量發動機以平均2500轉左右的轉速運轉,其耗油量是不是很大呢?但如果用高效率的電動機驅動,其平均電耗假設為50kwh/100km,那麼內燃機作為增程器只需要以1500轉的低轉速恆定運行,帶動發動機實現滿足額定50kw功率的發電量即可。而實現這一功率並不需要大排量柴油機,1.5T/2.0T已經綽綽有餘了——利用小排量發動機恆定運轉發電,再利用高效電機驅動汽車,這是燃油動力增程系統能夠結構的原因,但是氫燃料電池堆做不到。

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氫燃料電池堆發電的基礎是氫氧反應,氧氣可以從自然界源源不斷的額獲取,但是氫氣不可以哦。所以氫燃料發電需要製造氫,而利用石油天然氣與煤炭制氫與其號稱的節能減排背道而馳,那麼只有電解水制氫可以利用了。通過電解水方式消耗60kwh左右的電能可以製造一公斤氫,但利用一公斤氫在燃料電池堆中只能反應出20kwh左右的電,以每公斤氫浪費40kwh的電為代價去增程,這與節能減排還有一毛錢的關係呢?然而為什麼蒼龍級潛艇要用這種模式呢?

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日本是戰敗國-僅此而已

日本是不可以將核技術用以軍備的,而潛艇在水下是不能使用柴電增程系統的,氧氣是很大的問題。此類潛艇需要在海面上利用柴電系統為蓄電池組充電,在水下的續航能力完全以儲能電池容量決定。不過API系統就數可以一定程度解決這一問題,化學發電可以有效提升水下潛航能力;重點是在軍備方面是不絕對考慮能耗的,所以蒼龍級只能考慮這種系統,而有核國家對於這種技術基本為棄之如敝履。

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豐田汽車的氫燃料電池堆技術,說白了就是蒼龍級潛艇的技術開發,但對於汽車而言充其量“廢物利用”。首先因為氫燃料電池組的能耗太高,其次是製造成本非常之高,一組小小功率的電池堆需要幾十克的鉑,買一枚鉑金戒指的需要多少錢呢?而日本之所以大力推廣這種技術,原因只是在白金點火的化油器時代為了壟斷行業而儲備了大量的鉑,但是在電噴時代就沒用了;但是制氫可以消耗這種金屬,原因懂了嗎?

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日本氫燃料增程式汽車在其本土市場也沒有得到認可,七八年的光景只有幾千臺的保有量,數千座加氫站無一不在虧損——日本人也沒有那麼愚蠢了,但是日本氫能社的會長龍野廣道似乎認為中國汽車市場的水平很低,所以也才放出在中國汽車市場大力發展氫燃料汽車的P話,但是這種問題特別突出的車在哪都不會得到認可,國內加上試驗車的保有量比日本還低。這就是氫燃料增程式電動汽車,至少在汽車領域是非常愚蠢卻也野心勃勃的嘗試。

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編輯:天和Auto-汽車科學島

責編:天和MCN

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