正是通过这把火炬,很多人才第一次听说了氢能,进而听说了氢燃料电池车。实际上,氢燃料电池车并不是一个新概念,它已有半个世纪的技术历史了。
早在年,人类就研发出了全球第一款氢燃料电池车Electrovan[1]。虽然这款车看起来一点也不酷,但这套技术却很厉害,被应用到了年的登月车上,顺利完成了登月任务。
左:全球第一款氢燃料电池车Electrovan右:年人类登月车图片来源[1]咱们中国研发氢燃料电池技术也有很多年了。年我刚保研的时候,课题组的老师与师兄们就围绕几辆氢燃料电池大巴忙里忙外的。就是这几辆车全程服务了奥运会马拉松赛,当时这还是一个新鲜技术,媒体报道此车「行驶平稳、没有噪音、没有尾气」[2]。
清华大学自主研发的氢燃料电池大巴服务年奥运会图片来源[2]咱们的亚洲邻居韩国启动氢燃料电池技术的研发则更早一些。早在年,现代汽车就设立了氢燃料电池研发部门,并于年以圣达菲(SantaFe)为基础,研发了第一款氢燃料电池车SantaFeFCEV。
现代汽车第一款氢燃料电池车SantaFeFCEV说到这里,大家心中也许会冒出一个疑问:都到年了,大街上也见不到几辆氢燃料电池车,说明商业上还不赚钱;既然如此,为什么大家还要提前那么多年、争先恐后地去研发呢?
原因很简单,因为氢燃料电池技术的优点太多了,甚至被称为终极能源技术!相对于传统化石能源,它具有无污染、可再生、高效率三大优势:
无污染:氢气+氧气→水。不仅没有氮氧化物这种有毒气体,就连二氧化碳都没有啊!
不仅仅是运行时无污染,它甚至还能净化空气:氢燃料电池在从大气中获取氧气的过程中,可以净化99.9%的可吸入颗粒:例如,1辆现代汽车氢燃料电池车NEXO每行驶1小时,可净化26.9kg空气,相当于4名成人1小时呼吸的空气量[]。可再生:除了工业副产品制氢之外,还能通过煤制氢、电解水制氢等途径,全生命周期效率要优于汽油柴油;当然我们最好的选择还是采用绿氢。虽然退一万步讲,氢能源效率还不如汽油柴油,但氢能源作为可再生能源,对石油对外依赖很强的东亚中日韩来说,依然是很有吸引力的选项。
高效率:氢燃料电池最高效率不受卡诺循环限制,实际效率比内燃机高。
相对于锂离子电池来说,氢具有能量密度高、加氢快两大优势:
能量密度高:氢气的能量密度比锂电池高上百倍,甚至比石油的能量密度更高。
加氢速度快:加氢与加油都只需要三五分钟,体验相仿。如此一来,车主就免去充电等待的时间了。例如现代汽车氢燃料电池车NEXO中国版,只需要加氢-5分钟就可以续航km(CLTC-P工况)。
虽然氢燃料电池技术看起来非常美好,但这个领域的研究者一直非常苦涩。有的学者从黑发研究到了白发,还是没看到氢燃料电池大规模量产的一天。
为什么会有这种情况?我认为有内外两方面原因:
内因:氢燃料电池技术本身的关键技术难,需要达到技术临界点。
外因:氢能是一整个体系,需要外部环境的天时地利人和。
今年进博会上,在现代汽车集团展台可以了解到氢能的最新进展,我感觉氢能的时代马上就要到了!
第五届进博会的现代汽车集团展台一、进博会上的现代汽车集团展台进博会上,现代汽车集团的展台面积比较大。据发布会介绍,现代汽车集团连续4年都是进博会上参展面积最大的汽车品牌展台,由此可见对中国市场的重视。
展台总共展出了5款车型,2款纯电、1款进口、2款氢燃料电池车。摆在展台C位的是NEXO中国版,而氢燃料电池重卡XCIENTFuelCell则占据了展台最大面积。除此之外,还展示了HTWO氢燃料电池系统,并以一块超大的展示墙介绍现代汽车集团的氢燃料电池研发历史。可以看出,氢能是这次进博会现代汽车集团的展示重点。
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