氢能源汽车为什么发展不起来?

雷科技 · 2021-03-03
电动汽车发展势如破竹,为何氢能源却龟速慢行?

编者按:本文来自微信公众号“锋出行”(ID:fengchuxing2021),作者:小合,36氪经授权发布。原标题:《氢能源想要成为新能源汽车新贵?难!》

在汽车行业中总会出现一些不好的现象,有些车企为了能够吸引投资者和消费者所用的手段层出不穷。它们将汽车行业搞得乌烟瘴气,让消费者对很多先进技术都产生了误解,而氢能源技术就是其中的一种。

2019年,青年汽车的“水氢汽车”闹剧在业界闹得沸沸扬扬。一年多以后,青年汽车又回到了大众的视线当中,只不过这次它带来的却是破产的消息。

“水氢汽车”闹剧

在一年多以前青年汽车推出“水氢汽车”的时候,小雷听到这个消息也是大吃一惊,心想现在汽车技术发展得这么快了吗?汽车居然加水就能跑,那以后水的价格是不是要往上抬一抬。小雷在惊叹之余也对此保留了怀疑的态度。

按照当初青年汽车老板庞青年对“水氢汽车”(水解制氢能源车)的运作原理介绍:外界最大的误解是对制氢技术的解读,这不是一个单纯的水变成氢气的过程,其运作原理是水通过催化物的作用分解成为氢气。“水氢汽车”不仅可以加纯净水,还可以加污水、冰水,其他水源都可以,并且经过该车型排放出来的水也可以饮用。但庞青年并没有透露其催化物是什么,只是称这是机密。在小雷看来,这种明显违反能量守恒定律的“技术”就是天方夜谭,就连科幻片都不敢这样拍。

其实青年汽车早在2017年8月就发布了全球首辆水氢燃料汽车,并称该车不加油,不充电,只加水,续航里程就能超过500公里。

其实所谓的“水氢汽车”实际上就是把我们在学生时代做过的电解试验搬到了汽车上。只要参加过“九年义务教育”的同学都知道,在没有外部能量介入的情况下将水分解成氢气和氧气,燃烧释放能量之后又再变回水这样的循环是明显违背能量守恒定律的。

另外,按照庞青年的说法,通过电解制氢,用100公斤水来驱动汽车行驶100公里本身也很不靠谱,因为仅依靠这么点水产生的氢气根本不够用来驱动车辆。

“水氢车”这出闹剧,让很多消费者对氢能源都产生了误解,认为它只是这些车企的噱头。事实上所谓的“水氢汽车”和氢能源汽车完全不是一回事,“水氢汽车”只需要烧水,而氢能源汽车则是实打实的加氢。

氢能源汽车的优势与硬伤

氢能源汽车顾名思义就是以氢作为能源的汽车,它将氢反应所产生的化学能转化为机械能来推动车辆。氢能源汽车分为两种,一种是氢内燃汽车(HICEV),是以内燃机燃烧氢气产生动力推动汽车;另外一种是氢燃料电池汽车(FCEV),是使用氢或含氢物质与空气的氧在燃料电池中反应产生的电力来推动电动机,由电动机推动车辆。

氢能源汽车有许多优点,比如它排出来的“尾气”是纯净水,可以实现零排放,这一点倒是和上面的“水氢汽车”一样。另外,氢气燃烧时产生的发热量比汽油高,所以在同等热效率下,燃烧氢气产生的动力更大。目前有很多巴士、潜水艇甚至火箭都已经在不同形式上使用了氢燃料。

尽管氢能源技术有着诸多优点,但它仍然处在初期发展阶段,这项技术被很多人吐槽过,甚至有很多国家对氢能源技术压根就不认可。

在2015年的底特律车展“世界汽车新闻”大会上,特斯拉的CEO马斯克就直言不讳地怼了一波氢能源电池技术,其原话是“我认为(氢燃料电池)非常愚蠢。”马斯克还表示“如果你拿一块太阳能电池板直接给电池组充电,与电解相比,制取氢、分离氧气、压缩氢气等反应,这大约是其效率的一半”。

事实上从制氢的角度上来看,马斯克的言论并没有错,因为用氢作为燃料驱动车辆确实环保,但是目前制氢的过程却并不环保。

目前我国主要是通过矿物燃烧和电解水这两种方法来制氢。用矿物燃烧的方法制氢会产生大量的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫以及废水等污染物;而通过电解水制氢的能量转化率不高。就目前现有的技术而言,氢能源汽车并不会比纯电动汽车更加高效环保,这也是目前很多国家对氢能源汽车技术不认可的主要原因。

氢能源汽车的发展除了受到制氢困难的条件限制之外,氢能源汽车加氢站的成本太高,普及困难也是阻碍其发展的主要原因。

建设一座35MPa,500kg/d固定式加氢站的投资成本约为1500-2000万元。相比之下,电动汽车的充电站要便宜很多,一个普通的充电站只需要花费100万左右,而特斯拉的超级充电站就贵一点,一座大概需要两百多万。

根据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》中的发展规划,中国到了2030年将建成1000座。中国作为一个拥有960平方公里国土的大国,十年建设1000座加氢站对于中国氢能源汽车发展简直就是杯水车薪。

制氢困难,加氢站普及也困难,那是不是就意味着氢能源汽车没有发展前景呢?并不是,因为氢能源汽车在充气和续航方面相较于纯电动汽车都有着十分明显的优势,所以也有一些眼光独到的车企看好它。

传统车企丰田汽车就偏爱氢能源技术,其 Mirai车型(氢燃料汽车)已经发展到了第二代,该系列车型也是全球范围内率先量产并投放市场的氢燃料电池乘用车。

丰田的第一代 Mirai在刚上市时售价高达1亿日元,直到2018年日本国内补贴后才降到了500多万日元(约30万人民币),十分昂贵的售价导致了丰田第一代 Mirai混得并不好。从2014年末至今,该车型在全球范围内只卖出了1.1万辆,销量十分惨淡。在销量这么惨淡的情况下,为何丰田汽车还在去年继续推出采用氢燃料电池的第二代 Mirai车型呢?

其实,这跟日本在氢能源领域取得的成就有关;如果日本说它在氢能源领域排名第二,那绝对没有人敢说第一。日本掌握了全球85%的氢燃料技术专利(目前排名世界第一),并且拥有全球最大的制氢工厂。水是制氢所需的原材料,而日本制氢所需要的电力则来自太阳能发电,正因为氢气在制造和使用过程中都如此环保,所以日本才大力发展氢能源汽车。

丰田就是在日本这样良好的环境下耕耘着它的氢能源技术,其氢燃料技术专利占日本总氢燃料技术专利的61%;同时丰田汽车还对 Mirai车型上面的储气罐进行了近三万次试验,没有发生过一次故障或者意外,确保了氢能源汽车的安全性。

看到日本和丰田在氢燃料技术专利方面的数据,小雷心里直呼一句“恐怖如斯”。怪不得丰田第一代 Mirai车型屡屡受挫,还依旧没有放弃对氢电池技术的研发,原来是自己手上有大招还没有放出来,可能它要等到时机成熟才一展身手吧。

总结 

一个青年汽车公司,一辆“放水就能跑的汽车”,一场闹剧,让处于早期的氢能源被大家所误会,但身正不怕影子斜,是猫是狗带出去一溜便知。

目前氢能源汽车的主要瓶颈其实是卡在了制氢这一环节上,导致了很多国家都不认可,但是一旦制氢技术从根本上得到了突破,或者各个国家都采用日本环保的制氢方法,那么真正不烧油、不充电、只喝水的氢能源汽车的发展速度终将势如破竹。

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