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氫能汽車「熱」知識:氫能源汽車是燒氫的燃氣車還是電動車?

很多汽車愛好者對氫燃料汽車存在誤讀,認為所謂的“氫燃料汽車”和CNG技術一樣,是把燃油車改裝為使用氣體燃料的傳統汽車;這個觀點不能說是錯,但絕對不是以歐日為核心的企業群的研發方向,技術分為兩類。

氫能熱機氫能發電其實真的有燃燒氫氣產生熱能、再將熱能轉化為機械能的發動機,一汽集團自主設計研發的2。0L氫能專用內燃機就是這種;這種發動機說白了就像把使用汽油的內燃機改裝為用氫的發動機,只是用氫有什麼優勢呢?

氫能汽車「熱」知識:氫能源汽車是燒氫的燃氣車還是電動車?

01氫燃燒後的產物很清潔-「氫二氧一」

氫氣的分子式是H2,水的分子式是H2O;燃燒是燃料與氧氣的化學反應,在高壓高溫條件下加上催化氣體就能夠讓兩者反應為水,也就是兩個氫原子與一個氧原子的結合。由此可見燃燒氫當然是清潔的,能讓氫氣作為汽車的氣體燃料,對控制汽車排放絕對有顛覆性的價值,所以郭沫若都說過“偉大的水啊氫二氧一”。

那麼是不是說燃燒氫就是最佳的方式了呢?

答案應當是否定的,因為氫不是那麼容易得來的,在自然界中無法直接獲取!氫是工業的副產品,主要透過常規能源獲取,比如煤炭、石油、天然氣;氫作為汽車的氣體燃料確實清潔,但制氫不清潔似乎也沒有什麼探索的意義了。

氫能汽車「熱」知識:氫能源汽車是燒氫的燃氣車還是電動車?

「電解水」制氫是目前的探索方向,H20是燃燒的產物,想要再次分離出H2則需要相當的能量;電解水可以分離出氫而且環保,只是用這種方式制氫的損耗很大。比如製備一公斤的氫需要消耗約60kwh的電能,而60kwh的電直接充入電動汽車的電池組的話,以目前中型轎車平均15kwh/100km的耗電量計算,就能夠行駛400公里!那麼直接燃燒氫能實現多少公里的續航呢?

氫氣熱值14300KJ/KG汽油熱值46700KJ/KG氫氣的熱值大約為汽油的3。26倍,1公斤汽油約等於1。37L,也就是說一公斤的氫氣約等於4。46L汽油(1。37*3。26);中型燃料車按照10L/100km的平均油耗計算,透過消耗60kwh的電能轉化出的一公斤氫,可以驅動車輛行駛約44。662公里。

直接充電行駛400公里,燃燒氫氣行駛44。662公里;透過氫氣實現零排放倒是事實,只是續航里程是不是有些太短了呢?

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普通車輛可以加註5-6公斤的氫,續航里程只是在220-270公里之間;這還是在不考慮車型風阻係數、傳動損耗、推重比等多種引數的前提下算出的平均值,所以氫燃料發動機似乎還是和CNG汽車一樣,使用便利性確實太差了。而且安全用車的問題也是要考慮的,因為氫氣的熱值是汽油的三倍多,是天然氣的4。3倍多;加氫站不會像加油站一樣隨處可見,即便會普遍也會在較為偏遠的區域。

目前僅有幾十座加氫站,其中還有些是針對試營運車輛的專用站。

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02氫發電又如何

像一汽一樣使用氫燃料內燃機還有些普及的可能性,比如替代續航里程非常多的CNG計程車,專用站點服務於專用車型還有可能普及,此類車合理規劃時間也不在意續航問題;但是用氫發電就真的沒有意義了,雖然資料看起來可能還不錯。

第一節說明了用清潔的電解水方式製備一公斤的氫需要消耗60kwh的電,轉化為熱能的續航里程可能要縮短十倍;而如果用氫氧還原方式發電的話,一公斤的氫就能轉化出大約20kwh的電能,按照平均電耗尚可行駛100餘公里,轉化效率低一些的話也能接近20kwh/100km,那麼這種技術是不是就能普及了呢?參考下圖。

氫能汽車「熱」知識:氫能源汽車是燒氫的燃氣車還是電動車?

【PT】是氫燃料電池技術無法普及的核心因素,因為它叫做“白金”;一個低功率的「發電用氫燃料電池堆」也需要數十克的白金,結果造成了僅僅燃料電池的成本就會非常高。而這種發電技術當然是用於電動汽車的“增程”,參考理想ONE吧,這輛車用的是東安1。2T三缸機,其功能就只是發電而不參與驅動,內燃機直接給電池組充電;其次以唐DM-i為例,其全新的ECVT架構的內燃機可以但幾乎不參與驅動,內燃機也是用於發電,本田ECVT架構也能接近這個水平。

同時基本所有看似為混合動力的公交車,其本質也都是增程車;那麼這些車為什麼都不選擇氫燃料電池堆來作為增程器?答案很簡單,因為所有增程汽車都要裝備電機、電控、動力電池組,三電的成本已經足夠高了,那麼再加上一個動輒數萬元的小功率氫燃料電池增程器,車輛的價格還有譜嗎?

氫能汽車「熱」知識:氫能源汽車是燒氫的燃氣車還是電動車?

豐田、本田、現代等品牌的氫燃料增程式電動汽車的價格相當高,普通代步車的選項要四十萬左右起;這種效能平庸的電動汽車自然沒有吸引力,所以車輛造出來也基本賣不出去。這就是本田和日產先行退出這一領域的原因,說白了這就是在瞎折騰,康明斯和空氣產品公司合作研究的氫燃料重卡動力系統怕也是水月鏡花,把亞太作為重心更是痴人說夢,連自動擋燃油動力重卡都無法普及的時候,討論這種成本不可控的車的普及就像是開玩笑。

所以氫燃料電池的增程發電模式沒有討論的價值,真正用氫作為氣體燃料倒是還可以考慮,但也不具備大範圍普及的前景。

氫能汽車「熱」知識:氫能源汽車是燒氫的燃氣車還是電動車?

最後再瞭解一個知識點,國內氫的價格大約為50元一公斤,這是按照15Mpa-40L的標準計算的均價,1L-H2≈0。0899g,感興趣的讀者可以自行計算;氫燃料增程電車有幾千臺保有量的日本,其氫的價格超過60元一公斤。

一公斤氫即便能反應出20kwh的電,以保證能行駛100公里,這就等於每公里0。6元,一般的2。0T燃油車是這個標準、一般的電動汽車的平均每公里開支低低至0。06元,高電耗的中大型轎車或中型SUV也不過是0。1-0。2元每公里;也就是說用氫能增程電動車的成本可以是普通電動車的十倍高,比插電混動汽車更高,比燃油車可能沒有更節省。而作為氣體燃料的話,目前的成本就能夠達到1。0元一公里左右!如果這兩種技術普及造成氫的供需關係的變化,還期待這種技術?

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天和MCN釋出,保留版權保護權利

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