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汽车新动力—燃料电池

时间:2024-02-04


续航里程、适应性和补充燃料时间方面的优势,将使氢燃料电池最终领先于蓄电池。

 

也许你已经意识到汽车行业正在经历一场重要变革,它们不再仅仅依靠内燃机和化石燃料,而是依靠电来驱动。这一巨大转变受到了多股势力的推动,其一是电动汽车能够降低对局部空气质量的污染和对气候变化的影响;其二是使国家不至于因自然资源缺乏而处于不利地位;其三是缓解了因石油短缺造成的油价上涨。因此,向电动汽车过渡的步伐正在加速。

电动汽车可分为三类。最常见的是结合了蓄电池、电动引擎和内燃机的混合动力车。这种汽车效率很高,但除了插电式混合动力车以外,其他还是需要石油燃料来提供动力;第二类是使用蓄电池的纯电动汽车(BEV),这类车辆的电力主要依靠化石燃料,但能源使用效率高于使用内燃机的汽车;第三类是尚处于萌芽期的燃料电池电动汽车(FCEV)。这类是大部分人会选择的电动汽车。

与混合动力车不同,燃料电池车使用电化学技术直接产生电能。这是通过将储存在车中的压缩氢气与空气中的氧气进行混合来实现的,既不会像传统车辆一样产生氮氧化物,也不会排出氮氢化合物、一氧化碳或者二氧化碳。此外,燃料电池车非常高效。在美国加州,从2014年6月起就可以租到现代途胜SUV了。不仅如此,加州能源委员会正在开发所需的氢燃料补给基础设施。预计到2020年,加氢站的数目将增加至74个。在欧洲,目前已有数十个加氢站投入运营。截至2016年年中,日本已有80家加氢站投入运营。

现代、丰田以及本田的燃料电池电动车算是马路上的“新面孔”,但这些车型与现有蓄电池驱动的电动汽车很相似。它们都设计有动力传动系统和电池组,且都采用了再生制动。不同之处在于电力来源、充电或充气所需时间、续航里程,以及扩大车型尺寸能力。就电力来源而言,纯电动汽车用于驱动的电力在别处生成,然后才存储在电池组中;而燃料电池车则是通过安装在车辆上的燃料电池引擎,将氢气转化成电力。纯电动汽车非常适合用做轻型载货车,但需要很大的容量。相比之下,燃料电池基本上可为任何大小的车辆提供动力。尼古拉汽车公司的经历很好地说明了车型容量差异。该公司一度想制造一辆纯电动汽车拖挂车。在发现存在的现实问题之后,设计师们转而采用氢燃料电池作为动力来源。就在两个月之前,该公司推出了由燃料电池驱动的牵引车Nikola One。虽然燃料电池汽车只是刚开始,但我相信在未来25年内,燃料电池车将会作为主要交通工具。

有些人强烈反对我的看法,比如特斯拉的首席执行官伊隆•马斯克。他有3个理由:对氢安全性的担忧、氢燃料站基础设施的缺乏以及氢能源的不可再生性。我怀疑马斯克带有主观色彩。首先,他夸大了氢的危险性。出于安全考虑,我们对每种资源都必须采用谨慎态度。这样看来,氢与其他燃料并无区别,甚至有时候氢比其他燃料更加安全。因为氢气比空气轻,能够迅速向上和向外扩散。其次,夸大了缺少加氢站的事实。就燃料电池车来说,并非所有的加油站开始就需要昂贵的设备配售氢气。研究发现,当人们开始大量购买燃料电池车时,加州只需拥有68家加氢站即可满足需求。如果全面增建,目前运营的加油站中,只有15%需要转变为加氢站。此外,马斯克认为氢能源不可再生也错了。因为在加州配售的氢气必须有33%由可再生能源生成。燃料电池车将会盛行,因为我们已经有了多种可再生的氢气来源,例如,采用可再生燃料的固定式燃料电池能够同时生成氢气、热能和电能;或者通过电解生成氢气。


目前相关汽车制造商已经认识到,燃料电池车能够满足细分市场的需要,但也有人需要纯电动车。因此我不能说哪一类电动汽车好。然而从目前的车款总量和不断发展的市场潮流看,燃料电池车最终将比纯电动汽车更普遍,但这一过程需要花上数十年的时间。


作者: Scott Samuelsen