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本田与通用合作氢燃料电池技术

2018-09-17 19:17:09 作者: 0人读过 | 我要赞

本田与通用合作氢燃料电池技术

近日,日本汽车制造商本田和美国通用汽车宣布,将合作生产氢动力燃料电池车的新一代系统。

两家公司将折半出资在美国成立生产子公司,力争2020年左右开始投入量产。计划通过合作减少较高的生产成本这一燃料电池车的难题,在环保车领域的竞争中保持优势。

据日本共同社称,两家公司自2013年起持续推进燃料电池系统的共同开发。计划量产的产品为燃料电池及其周边机器,争取进一步小型化,分别配置到两家公司2020年后生产的燃料电池车上。两家公司分别出资4250万美元(约合人民币2.9亿元)成立的生产子公司设于通用位于美国密歇根州的工厂内。社长与副社长采取两年轮换制,最初由通用派出社长,本田派出副社长。生产子公司预计新增约100名雇员。

燃料电池汽车也可以算作电动汽车,但你可以在五分钟内给电池灌满燃料,而不是等上几个小时来充满电。丰田汽车在2014年发售了“MIRAI”。本田则在去年发售了“CLARITY FUEL CELL”。目前,MIRAI和CLARITY在日本与欧美的销售数量分别停留在2500辆左右和100辆左右。

燃料电池汽车是什么?

燃料电池汽车也是电动汽车,只不过“电池”是氢氧混合燃料电池。和普通化学电池相比,燃料电池可以补充燃料,通常是补充氢气。一些燃料电池能使用甲烷和汽油作为燃料,但通常是限制在电厂和叉车等工业领域使用。

和普通电池一样

本田与通用合作氢燃料电池技术

,燃料电池由阳极、阴极和电解质组成。大部分燃料电池汽车如 Mirai 或本田的 FCX Clarity 使用聚合物交换膜燃料电池(PEMFC)。在这一系统中,氢气受压通过铂催化剂,分解成两个氢离子和两个电子。这些电子会驱动汽车的电动机,而氢离子会和氧气结合成水,以蒸汽“废气”的形式排出。通过将这些电池堆叠在一起,就能为汽车提供足够电力。

氢气来自哪里?

如果你想要一辆百分百环保的燃料电池汽车,就必须以不造成污染的方式来制造氢气。这可不容易,目前最好的方法是通过电解水来制造氢气,即用电将水分解成氧气和氢气。目前最好的电解水系统的能量转化率只有 80%,并不怎么高效。

甲烷转化更划算,但却会造成污染。蒸汽需要加热到 700 到 1000 摄氏度,然后与甲烷结合生成氢气和一氧化碳,以及少量二氧化碳。得益于水力压裂法生产的大量天然气,美国有 95% 的氢气通过这种方法来制造。

如何购买氢气?

电动汽车已经在道路上建立了充电基础设施,但氢气销售点却很少,相隔距离也很远。这部分是由于缺少需求,还有就是建造成本高昂。普通的电动汽车充电站只需花数十万美元来建造,特斯拉的超级充电站建造成本高达 30 万美元。但建造一个氢气燃料站需要花费 100 万至 200 万美元,因为需要解决处理液态氢气的问题。

为什么这么贵?根据 Autoblog Green 披露的细节,氢气燃料站的主燃料箱以至少负 250 摄氏度的温度存储着近 1 万加仑液态氢气。和天然气或柴油不同,液态氢气保存在地面上的一个特别区域,与泵分离。然后液态氢气会在汽化塔内转化成气体,然后加压传输给更小的储罐来销售。

燃料电池汽车相比电动汽车的主要优势就是方便。氢气燃料电池汽车只需 3 到 5 分钟就能充满长途行驶所需的气量,而 Tesla Model S 至少需要 20 分钟才能充满电,但行驶的距离还不到氢气燃料电池汽车的一半。这让燃料电池汽车更方便日常使用,汽车制造商们据此认为,希望寻找更环保汽车的消费者也许会认为燃料电池汽车要比电动汽车更实用。

至于性能和环保性方面,燃料电池汽车使用和电动汽车一样的电动马达,性能表现差不多。丰田 Mirai 百公里加速时间大约为 10 秒,能行驶 434 英里。燃料电池也更适合皮卡和 SUV,目前的锂电池没法满足这些车型的需要。锂电池也要比燃料电池组/氢气箱重得多。

但你是否就该为只排放水的燃料电池汽车感到骄傲呢?悲哀的是,答案是不。

燃料电池汽车的问题?

燃料电池汽车的主要问题是,制造驱动它们的氢气燃料要消耗比普通电动汽车更多的能源。污染也是个很严重的问题。

燃料电池汽车的售价和维护费用要比电动汽车贵

丰田表示,全新 Mirai 售价 5.75 万美元,联邦和州政府补贴后的价格可低至 4.5 万美元。这比特斯拉要便宜不少,但日产 Leaf 的售价差不多是 3 万美元,补贴后的价格约为 2 万美元。如上文所述,给燃料电池汽车补充的氢气价格约为3 美元GGE,美国能源部估计给一辆车加满气需要花约 50 美元(丰田的免费燃料不算在内)。这意味着,一辆燃料电池汽车的维护成本是普锐斯混合动力汽车的两倍,是电动汽车的四倍。的确,这一成本会随时间推移降低,但电动汽车和混合动力汽车也一样。

制造和使用绿色氢气的费用更高

除了甲烷转化,获得绿色氢气的唯一可行的方式是通过电解。但坦白讲,这一过程中消耗的电可以更好地用在普通电动汽车上。正如上面的图表所示,相比起氢气燃料电池汽车,电动汽车能更好地利用电力。至少这就是燃料电池技术的现状。

甲烷转化得到的氢气和汽油一样糟

好吧,假设你使用的氢气来自于甲烷转化。这至少要比燃烧天然气或柴油好,对吧?并不完全如此。福特最近表示,相对于燃气发动机,燃料电池汽车“对环境的好处有限”。而且可能要更糟一些,因为最近的研究显示,甲烷基础设施的泄露情况比原先想象的还糟糕(最高达 7%),而作为温室气体,甲烷的温室效应是二氧化碳的 86 倍。

补充氢气燃料的基础设施造价高昂

正如上文所述,氢气具有爆炸性,很难处理。输电就相当简单,每个房子都有电。但氢气燃料电池汽车需要对制造和运送环节投入巨资,每一个环节又会增加成本、复杂性和污染。

这一切是不是说明氢气燃料电池汽车没戏了呢?

从这些标准来看,相对于环保省钱的电动汽车,氢气燃料电池汽车根本没法比。但在消费者的心中,“实用”也很重要,燃料电池汽车加满燃料的速度更快,行驶的距离更远。而且,氢燃料电池汽车还处于早期阶段,充电式电动汽车在 10 年前也存在似乎无法克服的问题,而如今我们已经几乎天天都能在道路上见到它们。

或许氢燃料电池汽车的对手并不是电动车,它们俩的共同任务,是在未来一起消灭掉化石燃料汽车。

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