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氫:能源不可承受之“輕”

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1054次  |  2019年04月20日  

首先以我們熟悉的氫燃料電池車為例:或許我們從很多渠道都聽(tīng)說(shuō)了氫燃料電池車的種種優(yōu)勢(shì),比如加注燃料快,最終排放產(chǎn)物只有水等等……但是在車云菌看來(lái),氫燃料電池車很難說(shuō)是完全徹底的新能源車,因?yàn)樗枰煌潭鹊匾蕾噦鹘y(tǒng)燃油車的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),同時(shí)還不能脫離電動(dòng)車技術(shù)獨(dú)立存在。

對(duì)氫燃料電池車來(lái)說(shuō),它也需要固定的氫燃料加注場(chǎng)所,這就跟燃油車需要加油站一樣,由于氫在中國(guó)屬于受管制的?;罚云胀ㄈ私佑|氫的方便程度其實(shí)比接觸汽油還要低。之所以對(duì)氫管制的如此嚴(yán)厲,是因?yàn)闅錃庠诳諝庵械捏w積濃度只要介于4.0%~75.6%之間,遇火源就會(huì)爆炸——遠(yuǎn)遠(yuǎn)比汽油危險(xiǎn)多了。

正是由于這種延續(xù)自燃油車的“續(xù)命方式”,使氫燃料電池車不能像電動(dòng)車那樣,讓消費(fèi)者自己在家就可以完成充電過(guò)程,而且加注燃料的過(guò)程也不能離開(kāi)人在一旁監(jiān)督,這無(wú)疑相比較于電動(dòng)車有了一些不“新”的地方。

其次,氫燃料電池車本質(zhì)上還是一輛電動(dòng)車,它與電動(dòng)車相同的地方,是二者都需要成熟的三電系統(tǒng);不同的地方是,它把電動(dòng)車掛在底盤(pán)下邊的那個(gè)大大的扁扁的電池組,變成了若干不同體積的高壓氫氣罐,并依靠一個(gè)燃料電池組,把氫氣通過(guò)化學(xué)反應(yīng)變成水和電,并用生產(chǎn)出來(lái)的電來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛。

所以,從工作原理上來(lái)說(shuō),氫燃料電池車特別像一個(gè)增程式電動(dòng)車,只是這輛車的動(dòng)力系統(tǒng)中的汽油和發(fā)動(dòng)機(jī)增程部分,分別變成了氫燃料電池車上的氫氣罐和燃料電池組。

這也意味著,氫燃料電池組的性能成為了這輛氫燃料電池車的“性能瓶頸”,眼下,韓國(guó)現(xiàn)代汽車的氫燃料電池車NEXO(下圖)的氫燃料電池組的功率設(shè)計(jì)為120kW,豐田Mirai和本田Clarity這兩款車的氫燃料電池堆的設(shè)計(jì)功率分別為114kW和100kW。

事實(shí)上,這個(gè)功率水平也就是眼下氫燃料電池車所能允許的性能極限了,如果想把氫燃料電池組的功率提高,那么隨之而來(lái)的重量和體積增加都是這些產(chǎn)品所不能承受的。

但最重要的,提高氫燃料電池組性能導(dǎo)致的成本上漲,將成為壓垮氫燃料電池車的“最后一板磚”,因?yàn)檠巯碌臍淙剂想姵亟M技術(shù),都嚴(yán)重依賴“鉑”這種貴金屬來(lái)讓氫氣和氧氣產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)。

所以眼下提供給私人用戶的氫燃料電池車,是沒(méi)有所謂的高性能版本的,這一點(diǎn)就讓它相比于傳統(tǒng)的燃油車和電動(dòng)車,看起來(lái)更接近一個(gè)概念化產(chǎn)品。

既然談到了“鉑”,我們就可以聊聊氫燃料電池車對(duì)這種金屬的依賴,將要帶給它的不確定性。

眼下,鉑的工業(yè)應(yīng)用主要來(lái)自于汽車尾氣凈化劑、燃料電池汽車、平板玻璃等行業(yè)。有來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)顯示,2010年全球售出的245噸鉑當(dāng)中,有113噸(46%)用于汽車催化轉(zhuǎn)換器的生產(chǎn)制造;76噸(31%)用于首飾;其余35.5噸應(yīng)用在了投資、電極、抗癌藥物、氧傳感器、火花塞和渦輪引擎等方面上。

所以,如果燃料電池車開(kāi)始大規(guī)模推廣的話,那么只要基礎(chǔ)燃料電池技術(shù)沒(méi)有革命性的優(yōu)化,那就勢(shì)必推高鉑在國(guó)際市場(chǎng)上的售價(jià)(和燃油車爭(zhēng)奪鉑),從而把我們對(duì)石油的依賴轉(zhuǎn)移到了對(duì)貴金屬礦產(chǎn)資源的依賴上。

而鉑礦在全世界的分布卻極不均衡,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)顯示,南非占世界鉑的總儲(chǔ)量的82.3%(目前發(fā)現(xiàn)的),因此這對(duì)于那些礦產(chǎn)資源稀缺的國(guó)家來(lái)說(shuō),確實(shí)不是一個(gè)好消息。

所以,眼下氫燃料電池車確實(shí)無(wú)力作為一個(gè)能獨(dú)當(dāng)一面的新能源解決方案,在和傳統(tǒng)燃油車與新興電動(dòng)車面對(duì)面叫板時(shí),它能給制造商、行業(yè)和消費(fèi)者帶來(lái)的收益也是可以忽略不計(jì)的(事實(shí)上現(xiàn)在還沒(méi)有誰(shuí)可以在不依賴補(bǔ)助的前提下,通過(guò)制造和銷售氫能源車實(shí)現(xiàn)盈利)。

但是,如果把它看做是介于傳統(tǒng)燃油車和新興電動(dòng)車之間的一個(gè)“補(bǔ)缺”型產(chǎn)品,它的存在意義就比較清晰明了了。

比如說(shuō),我們現(xiàn)在經(jīng)常抱怨傳統(tǒng)燃油客車和貨車帶來(lái)的污染嚴(yán)重,但是想把這些污染大戶全部換成電動(dòng)車又從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)很難說(shuō)服客戶,因?yàn)橄r(shí)如金的物流服務(wù)供應(yīng)商,可沒(méi)有那個(gè)公益心讓你把寶貴的時(shí)間花在給拖頭充電上。

但是如果讓氫燃料電池技術(shù)來(lái)解決這個(gè),理論上就可以取得比較好的效果:一方面大型商用車輛的產(chǎn)品形態(tài)意味著它對(duì)氫燃料電池組的體積和重量不敏感,因此可以考慮采用對(duì)貴金屬不那么依賴的技術(shù)策略;同時(shí),加注氫燃料方便,不需要背負(fù)笨重的電池組的優(yōu)勢(shì),又使氫燃料電池拖頭、大巴車相比純電動(dòng)車具有先天優(yōu)勢(shì)。

與此同時(shí),氫氣作為一種優(yōu)秀的儲(chǔ)能介質(zhì)的特性,也意味著它比電更適合分布式發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能需求,畢竟如果保存技術(shù)得當(dāng),氫氣可以像化石燃料一樣可靠?jī)?chǔ)存,但是電池就沒(méi)法做到這一點(diǎn)(會(huì)自然而然地跑電)。

因此,在那些偏遠(yuǎn)地區(qū),依靠氫作為能源儲(chǔ)存介質(zhì)便是一個(gè)非常好的解決方案。事實(shí)上,豐田和本田在自己的氫燃料電池車的說(shuō)明書(shū)中都會(huì)加這么一條——在必要的時(shí)候(日本多發(fā)地震,很容易導(dǎo)致區(qū)域性的停電),氫燃料電池車可以作為一個(gè)小型能源站來(lái)使用,所發(fā)的電可以供應(yīng)一個(gè)家庭應(yīng)急一定時(shí)間。

事實(shí)上,對(duì)氫氣的直接利用在航天領(lǐng)域早已有了成熟案例。美國(guó)每次發(fā)射航天飛機(jī)時(shí)用的火箭,使用的就是液氫液氧燃料(1:6的比例),這種燃料相比于液氧煤油、偏二甲肼等傳統(tǒng)火箭燃料,熱值更高,提供的比沖也更大,所以這也是氫能源吸引我們的一個(gè)重要因素。

基于以上所說(shuō)的,車云菌想表達(dá)的意思是:氫能源作為一種從結(jié)果來(lái)看足夠清潔的能源形式,在發(fā)展的過(guò)程中更需要關(guān)注前端生產(chǎn)環(huán)節(jié)、流通環(huán)節(jié)帶來(lái)的能源耗費(fèi)和環(huán)境污染,如果是為了生產(chǎn)足夠清潔的氫而浪費(fèi)了大量的化石燃料則是非常不足取的。

同時(shí),在氫燃料技術(shù)的推廣和迭代過(guò)程中,不能把它從傳統(tǒng)化石燃料體系與較新的電動(dòng)技術(shù)體系中剝離出來(lái),要尋找它能為傳統(tǒng)能源體系進(jìn)行升級(jí)的機(jī)會(huì),以及為電動(dòng)體系彌補(bǔ)不足的可能,比如說(shuō)像之前吵的沸沸揚(yáng)揚(yáng)的蔚來(lái)“奶媽車”,其中的燃油車角色如果換成燃料電池車,或許整件事看起來(lái)就不會(huì)那么違和了。

期待一個(gè)結(jié)構(gòu)多元化的、清潔的能源社會(huì)能早日實(shí)現(xiàn),車云菌覺(jué)得自己還是有機(jī)會(huì)能看到那一天的。

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