由于日本丰田在世界上最早推出Mirai氢燃料电池汽车,人们对这种新能源汽车的期望一度风靡全球,被称为人类最环保的汽车。本人一直因为它消耗的燃料氢在地球上并不天然存在、需要大规模生产,因而对其抱怀疑态度。今天将其与纯电动汽车作一对比,特写本文质疑之。
图一:纯电动汽车能量流向图
从图一可见,纯电动汽车的能源是发电厂,这是纯电动汽车被广为诟病的主要原因,有人说发电厂有很大的污染,由此得出纯电动汽车不比燃油车好多少的结论。发表这种议论的人却不想一想:纯电动汽车的污染是来自发电厂,但世界上发电厂为数毕竟有限,而数千万辆燃油车满世界跑,它们治理的难度比较发电厂来说不是仅仅高一个数量级的问题,这种议论不攻自破。
图二:氢燃料汽车能量流向图
氢燃料电池首先要消耗大量电能将水电解,从而产生氢气和氧气。生产出来的氢气在车上需要使用高压储氢罐或者低温技术运输,这具有一定危险性同时造价较高。车行驶时,氢气和氧气在催化剂(曾一度为贵金属)的作用下生成无害的水,从而产生电能。然而,这样的电池不能在瞬时产生大功率(例如在汽车启动或加速时),还需要一个小容量的锂电池来驱动汽车的电机,而氢燃料电池则对此锂电池进行慢充电。
根据网上资料(见文末参考资料),一度电可以制氢30.395克,驾驶氢燃料汽车消耗1公斤氢气可以跑200公里。驾驶纯电动汽车,使用20度电可以从上海虹桥开到苏州。计算一下,20度电可以制氢607.9克,跑121.58公里,同样也差不多从上海可以开到苏州。
从上面的例子,本人的看法是,用这些制氢的电直接给电池充电,可以达到相同的结果。氢燃料汽车有很多技术问题,据我看都是画蛇添足,没有必要,徒然增加了巨大的成本。
以上是基于用电解水来制氢的方法。更广义的可以用煤石油天然气等化工方法制氢,成本比用电更低,但纯电动汽车也有其他途径充电,用以衡量的指标称为Well-To-Wheels total petroleum usage(油井至车轮石油用量,单位Btu/mi)。还有一个指标称为Well-To-Wheels GHG emissions(油井至车轮温室气体排放,单位g/mi)。按此,两种汽车的比较如下表:
从上表看,氢燃料电池汽车的总温室气体排放甚至稍高于纯电动汽车,何谈它是最清洁的能源?从制氢成本来看,最低的可以比纯电动汽车少一半,但是这加上它在储存等方面增加的成本几乎可以忽略。
当然,氢燃料汽车有很多优点,例如加氢比纯电动汽车充电快得多,续驶里程可以和燃油汽车比拟等。问题是,这些优点是用多少代价换来的?同时,纯电动汽车的电池这10年中性能不断提高,例如续驶里程已经快要满足用户期望。事物在不断变化,电池的技术性能日新月异,相信充电时间长的问题也会最终得到解决。
氢燃料电池早在上世纪60年代就在宇航事业中得到长足的应用。在航空业人们为了减少温室气体排放做了巨大努力,欧洲空客正在研制氢动力飞机。由于氢燃料的能量密度比锂电池高、重量轻,看来比锂电池在空中有更大优势(尽管已经有使用电池的飞机销售)。但是在陆地上,由于汽车巨大的产量,人们必须从商业价值对其进行评估。
这些日子,日本的日产汽车和德国的奔驰汽车都停止了氢燃料汽车的生产,世界上与我有相同看法的可能大有人在。
编辑:氢氢我心 校对:风氢扬 审核:氢云小仙女
来源:本文转载自第一电动
作者:原郑州日产汽车新能源技术总监纯义
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