氢燃料电池会是汽车发展的终极能源吗?

2019-03-17汽车809

淘金客说:我跟燃料电池打了多年交道,如果按现有的技术框架来看,氢燃料电池技术只适合特种行业,在汽车上没有前途,不是终极解决方案。主要问题出在氢上。下面尽量说得容易理解一些,不想看的可以直接跳到结尾看结论。

现有技术框架以丰田为代表吧,目前全世界已经在推广的氢燃料电池车,技术框架都差不多:加氢站用100MPA压力储存氢气,就是把氢气压缩1000倍(实际考虑到气体压缩因子,大约只能放出600多倍),汽车用70MPA压力储存氢气(实际约490多倍)。加氢站压力大,汽车接上去就能直接加氢了。

氢能源理论上说有很多好处:最重要的是,反应后排放的是纯水,无污染无温室气体;然后是氢的热值比较高之类的……但是,这些优势其实是有问题的。

氢的来源第一个问题:氢从哪里来?从化石能源中提取是目前成本最低的,但是化石能源中除了氢,还有碳啊,不可能只要氢不要碳吧?目前天然气重整(如下图)、石油重整、煤制氢……这些生产氢的过程中都不可能避免要产生二氧化碳,这就让“氢能源不产生温室气体”这个优势大大减弱了。当然,集中生产时可以搜集起二氧化碳再处理,可这样一来成本就大大增加了。

电解水可以制氢,现在赞同发展氢能源的都积极宣传“用可再生能源比如风电、光电制氢”。但是,撇开别的技术问题不说,只讲效率的话,5度电才能制1立方氢,1立方氢就算进燃料电池这么高效的发电装置,也只能勉强发出2度电——实际淘金客测得的最高效燃料电池大约每千瓦每分钟消耗10升氢气,1立方氢到不了2度电……电解水制氢足足会损耗掉60%的电能,这是基本原理决定的!如此大的损耗,即使短期内能利用一下某些地方的“弃风弃光(意即盲目上马无法并网的风电和光电)”,但长期看是没什么前景——还不如把电通过专用电网送出来直接使用,损耗小得多。

氢的运输和存储即使能以很低的成本获得氢,氢的储存和运输又是个大问题——所谓“氢的能量密度高”是个陷阱,因为这个热值是按重量来计算的,但偏偏氢是最轻,所以从体积上看氢的能量非常低,即使按丰田的70MPA技术(国内目前还主要是35MPA),压缩了490倍以后1升容积的高压氢,热值连1升汽油的1/5都不到!即使是液氢,按体积算也只有汽油的1/3不到!

问题是,这只算了燃料本身,没有算容器、管道啊!汽油箱简单轻薄,车载的氢气罐可是扛700个大气压的压力啊!综合算下来,目前高压氢的全系统能量密度实在太低了!美国能源部曾经给出个参考值:储氢系统每100公斤重量能储存7公斤氢,就达到了实用化的边缘,而丰田的70MPA储氢系统大约只能储存5公斤氢。

储存如此麻烦,运输就更不划算了!前面说了“用弃风弃光电能制氢”,但弃风弃光基本上都是在西北。在西北制了氢,怎么弄到内地来?有人测算过,如此低的体积能量密度,即使以100MPA的压力罐装运输,超过300公里成本就变得不可忍受。

氢的安全性理论上说氢气其实比氧气安全,氢在空气中要达到4%的浓度才会爆炸,而氢非常轻,扩散速度也就非常快,在开放空间中难以达到这个浓度。但注意这是在开放空间中,加氢站的储氢罐呢?管道呢?如果不是露天,就不能算开放空间。因此,全球目前还不到1000座加氢站,但淘金客就已经看到了4起加氢站爆炸事故,有挪威(如下图)、韩国、美国……

此外,高压也不安全。汽车轮胎还不到1MPA的压力,爆胎就能炸死人。车上的氢气罐最小也有35MPA啊。淘金客亲身经历过一件事,一个很小的氢气减压阀(把氢气从35MPA压力减下来后才能送进燃料电池里使用)坏了,阀里有30MPA的压力,大家束手无策,一个技术人员壮着胆子违规拆了一颗螺丝,螺丝BIU地一声飞出去打在办公桌的隔板上,嵌进去很深……

另外还有所谓“氢脆”现象,长期与氢接触的很多金属,慢慢会被氢离子渗入变脆,强度下降……连钛合金都不能幸免,1-2年就不行了。

燃料电池的问题其实是多亏了氢燃料电池的高效率,所以尽管70MPA氢的体积能量密度只有汽油的几分之一,丰田的氢燃料电池汽车续航里程还能勉强与普遍汽车比一下,不至于只有几分之一。但燃料电池本身也有问题,成本什么的不说了,问题还是出在催化剂上。催化剂要用到铂导致成本高也不说了,很少被人提到的一个问题是:催化剂会“中毒”。长期接触空气,空气中的杂质累积后,会慢慢改变催化剂的效率,越来越低……

总的来说,就是燃料电池的寿命短,目前传说最好的大约在20000小时,和汽油机的50000小时比差得远,不过这倒不算太大的问题。

结论以目前的技术框架来看,燃料电池汽车没有前途,理由如下:

一、高压储氢系统能量密度太低,而且问题几乎是无解的

二、氢的制备和运输是难题,有些问题几乎是无解的

三、燃料电池部分技术还要再提高

相关文章

英国宣布完成了脱欧,脱欧后的英国将何去何从?

英国自从2016年经过全民公投高票通过英国脱欧的决定后,英国政府近几年便开始着手准备并启动脱离欧盟程序。在这几年的时间里英国多次与法国、德国、意大利等欧盟其他成员国,就脱离欧盟的各种领域内容条款展开谈判,双方高层曾多次在很多重大利益核心问题上展开激烈辩论,双方在某些相关问题事宜上不但产生了严重分歧,...

郑爽事件的背后,谁才是始作俑者?

到底有人问出了这个问题,只不过我到不认为问的人会想的太深。 第一个问题,事件中舆论导向的炒作已经是明目张胆的冲着法律盲点来了。本来代孕问题也只是睁一只眼闭一只眼的问题,非要把这个问题硬生生捅出来让法律为难,而且因为发生在美国,本身也没法管,两国法律层面上在这一点上是平行线,没有交集,这一来中国政府难...

李小龙真正的死因是怎样的?

首先小编想要告诉大家的是,不要被媒体的过分解读所迷惑,其实原因并没有那么复杂! 经常关注头条“梦回精武”的朋友都知道,前段时间小编专门就“李小龙的功夫可以实战吗?”这个问题进行了解答,其中就提到有一次他在美国的医院体检时,医生表示李小龙活着就是奇迹,因为他全身的脂肪含量远低于正常值,这是一个非常危险...

讨厌上学怎么办?

最开始我也有过讨厌上学的时候和经历,那时候我高三,感情的失败加上起了青春痘还是挺严重的那种,让我无法面对校园和喜欢的姑娘 本来是一个很阳光帅气的小伙子,慢慢的变的有些自卑,因为高三学习压力也很繁重,有点萌生了退意 那段时间正好发高烧,四十多度,找不到老师请假,学校也出不去,很烦,也很绝望,这也是我放...

厦大再现洁洁良,俩当事人均被开除,处理结果怎么样?你怎么看?

很遗憾,这两个人都出自厦门大学,一个是学生一个是助教,两人的言论充满了极端的偏见和情绪化,完全不像是出自受过高等教育的人讲出来的。 可是他们就是如此显眼地出现了,虽然最终两人都被开除,可是同一所大学校园里出现两个“精日”、“精美”的精分,确实值得我们反思。 我们的教育怎么了?为什么会培养出这种不懂感...

三十岁前的你已经废物了前半生,还配拥有梦想吗?

题主提出的问题,我相信许多经历过那个年纪的人都或多或少产生过类似的想法。 我认识的一个人,曾经在40岁那一年,决定投身于农业事业。从城市到乡村整整努力了3年。由于资金的匮乏,虽没有风生水起的事业,但也收获了许多,经历都是无可替代的,不去尝试总会后悔的。 一个无法避免的问题——年龄确实有所谓,但不是最...

滴滴客服为什么无法解决有些车主的诉求?

这个最大的根源还是滴滴出行公司层面的问题,客服通常能够解决的都是常识类问题,这个恐怕那家公司都一样。对于比较棘手的问题,或者权限内无法给出准确答复的问题,只能是向上反应,客服通常担当的是公司与从业者,用户之间承接传递的作用。 因此有些相对复杂的事宜,响应及处理起来就很难做到及时有效,诸如常见的车辆被...

袁隆平的贡献到底有多大?

袁隆平院士的贡献有多大,关于这个问题,我曾经问过在湖南农科院工作的一位好友,我根据他个人的看法,总结如下: 1,袁老起了个抛砖引玉的巨大作用。由袁老的杂交水稻,声名鹊起。 一方面使得政府、社会公众都关注农业科技问题了,因此农业科技人才的待遇和社会地位有了大幅提高。也使得很多科研人才和青年才俊,积极投...

女记者戴墨镜打伞采访救灾志愿者,她应该被停职处分吗?

记着的这采访举动其实并没违反法律。但是有两点瑕疵值得商榷:其一是记者的规范和敬业问题,面对被采访对象而言,撑着伞戴着墨镜工作,有违记者的工作规范,好像很随意缺乏敬业精神。第二是记者的如此行为举止明显对被采访对象缺乏尊重,本人也看到不少记者采访报道照片,如此撑伞戴墨镜工作倒是第一次见到。现在既然问题曝...

和男朋友久别重逢,做的第一件事是什么?

久别重逢,干柴烈火,一点就着?那场面就不用我多说了吧,我想所有人都懂都应该会懂。 我要说的在没有男朋友或者老公的情况,我是怎么过的,这个应该是更多人关注的焦点才对。 长期一人独守空闺,那种感觉只有我知道有多苦。我要骂他,你为什么不早点回来,为什么把我一个人扔在这里,你可知道我心里有多想你,我身体都已...

会出《头号玩家》那种游戏吗?

我是鴿子呀 5小时前 · 数码领域创作者 这个问题其实在我看了头后玩家之后也想要问,从问题出发,我认为这种游戏会开发甚至能高度重现电影中那样。 原因如下: 目前来看如果要开发这样的游戏需要做到高速的通信网络,因为这样高度还原世界的3D游戏不管是玩家还是游戏开发商都需要更快的网络速度,而5G的到来能使...

网上那些“秒杀”是真的吗?

回答问题前,必须先确定一下,你所说的这个真的,具体指什么是真的。存在两种可能,首先,第一秒杀活动是不是真的?活动是不是真的取决于你在哪个平台,淘宝,天猫,京东,等等大平台。这些活动都是真实存在的。这些活动都是平台和商家一起做的,目的是为了引流。第二,东西是不是真的?正规,大平台一般都没什么问题,这种...