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氢燃料电池汽车的发展面临着哪些问题你知道吗?

2021-07-27 07:22 作者:悠闲的治水大禹  | 我要投稿


今年日本本田和日产公司纷纷宣布,终止氢燃料电池车的生产和研发。

日本是氢燃料电池新能源车技术最重要的支持国,建设了最多的汽车加氢站。并且掌握了大量的氢能源电池及汽车的专利技术。在此以前,各国都认为氢燃料电池是新能源发展的最终方向,可是为什么现在日产、本田都纷纷退出呢?

是氢燃料电池车走到死胡同了吗?

和其他动力新能源汽车相比,为什么氢燃料电池汽车在国际上显得那么曲高和寡?

要解释这个问题还必须得考虑氢燃料电池汽车的优势,和技术函待解决的问题和挑战。以及各国政府推动各种新能源技术的考量。



氢能源电池汽车优势就是氢燃料电池能量密度大。补充氢燃料和传统石化能源一样速度很快。氢燃料电池是氢和空气中的氧气,在燃料电池中产生电化学反应,反应本身放热少,能量转换效率高,无噪声,转换后的产物是纯净水也非常环保。

说了这么多好处,但是问题在哪呢?

这个也要先从产氢说起,氢气的产生,最容易想到的就是电解水产生氢气和氧气这种方法,我们在中学化学实验中常用到,但是这种方法只能在实验室中使用,大规模生产中使用是有问题的,因为它的效率偏低。

目前世界上成熟的制氢方法,95%的都采用石化燃料生产,蒸汽甲烷制氢是主要的方法,大约占总产量的48%。或者是煤炭石油气化法生产氢气。水电解制氢目前仅占4%左右。对于我国来说,石油产品制氢,虽然技术成熟,产量也高,但不能解决国家所急需的摆脱进口石油依赖的国策问题。煤炭石油气化法生产氢气是我国以前采用的主要的方法,缺点是制氢过程中会产生大量的二氧化碳温室气体。不符合低碳环保大趋势。

水电解制氢被看好。但目前技术上。最成熟的质子膜水电解质氢反应。最高电~氢能源转化效率仅有80%左右。技术上还存在电极贵金属的消耗,原材料成本高,关键技术我们不掌握等问题。

转换效率80%,另外再考虑到过程的损耗和氢燃料电池的转换效率,折算下来仅相当于总体效率50%左右。大量生产使用经济上并不十分划算。这些都有待产生新的技术革命,使得转换效率进一步提高。

但基于我国目前西北西南有大量的。风能太阳能等难以直接利用的荒漠废电,可以用这种方法利用起来,也是一种暂时过度的方法。



以上是从氢气生产环节来看。生产出来了以后还要运输、储存,和建立加氢站,这些成本都相当巨大。安全性也是需要考虑的因素。

目前建设一座加氢能力为200公斤的加氢站。估计投资在1,000万以上。投资成本过高也是影响。加氢站快速建设的重要原因之一。

从新能源车辆来看,氢气的储存的安全问题,和氢燃料电池的核心技术——“质子交换膜”,质子交换膜被国外个别公司技术掌握,拒绝分享技术,成本居高不下。燃料电池中的催化剂使用的贵金属铂金,铂金本身比黄金贵两倍,主要用在首饰产业,并且在氢燃料电池中要求纯度极高,在大批量生产和使用中,不得不考虑对资源的消耗问题。目前只能期待产生新的技术,取代传统的稀有贵金属。

以上因素都直接导致燃料电池车的成本增加。比如:丰田Mirai售价6.9万美元,远高于其他动力形式的同级别车辆。

比较总体能源转换效率,氢能源车并不如目前较为成熟的其他动力形式的新能源车辆。成本上也并不占优势。因此在大量生产和使用的家用车辆上,推行比较困难。

氢燃料电池汽车,需要一整套氢能源生产和运输网络作为支撑。氢气本身的安全问题、加注氢燃料时的安全,及操作过程中的安全问题都需要解决好。

但新能源车能量比密度比高,等重量输出功率大,补充能源时间短,比较适合于重载和工程车辆,和公共交通工具。

因此从现阶段看现有技术还存在技术瓶颈。尽管氢能源作为清洁能源都被大家看好,但还有赖于新技术突破,否则短时间内还无法被大批量的商业应用。


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