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排球教学与训练:汽車加水就能跑?別鬧了,主角其實還是電!

日期:2019/5/25 9:57:27
摘要:從技術上說,利用氫氣氧氣結合這個化學反應驅動車輛沒什么問題,但青年汽車的問題出在“只加水”這三個字上。據調查了解,想要在車上制氫,有兩種路徑,但兩種路徑其實都不是只加水,“只加水就能跑”的說法根本站不住腳。

排球世锦赛2019中国对美国 www.vfohx.icu 關鍵詞:氫燃料電池汽車

日前,河南省南陽日報一則《水氫發動機在南陽下線,市委書記點贊!》的報道在網絡發酵。

據該文章報道,當地氫能源汽車企業——青年汽車研發了一種“水氫”發動機,“意味著車載水可以實時制取氫氣,車輛只需加水即可行駛?!?/p>

因為“只加水即可行駛”的說法存在較多疑點,該報道迅速在網絡上形成熱議,人民日報等媒體也跟進報道進行質疑。

這一現象既反應了目前氫能源汽車,或氫燃料電池汽車再次興起,成為社會廣泛關注點的現狀,又反映了目前國內大部分非專業人群,對氫燃料電池汽車缺乏基本認知的尷尬現實。

那么這個水氫燃料汽車到底是何方神圣?只加水就能跑的說法到底站不站的住腳?氫能源汽車到底是什么原理?國內氫能源產業到底發展到什么階段了呢?車東西經過調查采訪,進行深度解析。

汽車加水就能跑?別鬧了

5月23日,《南陽日報》發布頭版報道,稱當地氫能源汽車企業——青年汽車下線了水氫發動機,僅加水即可行駛。而在前一天,市委書記、市長等相關領導也到場見證了下線儀式。

南陽日報報道

根據相關報道,青年汽車為浙江金華一家氫能源汽車,此前就曾發布過“水氫燃料汽車”的相關消息。人民網汽車頻道2017年8月發布的題為“青年汽車首輛水氫燃料汽車亮相續航里程500公里”的報道稱,青年汽車董事局主席龐青年表示,水氫燃料汽車不用加油、也不用充電,只加水,即可通過催化劑進行化學反應產生氫氣,續航超過500公里。

而青年汽車集團相關技術人員在上述報道中表示,“水氫燃料車的科技成果是一種特殊催化劑,在這種特殊催化劑的作用下,才能將水轉換成氫氣。未來,該項技術也將應用在轎車上?!?/p>

這種說法一出,就引起網絡一陣質疑。

首先,根據青年汽車的相關描述以及目前汽車產業的技術發展路徑來看,這個水氫燃料汽車本身就是現在經常講的氫燃料電池汽車。

其本質是在氫燃料電堆內讓氫氣和氧氣通過化學反應相結合,進而形成電流驅動電機,并給電池充電的過程。

目前根據這一原理制造的氫燃料電池汽車在全球已經有一些量產案例,例如豐田Mirai、本田Clarity等氫燃料電池乘用車已經在美國開售。而我國的商用車企業北汽福田也制造了氫燃料的大巴進行示范運營。

從技術上說,利用氫氣氧氣結合這個化學反應驅動車輛沒什么問題,但青年汽車的問題出在“只加水”這三個字上。

從字面意思來看,青年汽車的水氫燃料汽車需要加水,然后靠車載裝置分解水來制得氫氣,進而再向電堆中輸出來發電,這一過程從理論上講沒有問題。

但據調查了解,想要在車上制氫,有兩種路徑,但兩種路徑其實都不是只加水,“只加水就能跑”的說法根本站不住腳。

路徑一:電解水制氫 根本無法上車

第一種讓水變氫氣的方式是電解水。

工業上目前確實存在用電解水制氫的方法,所以如果青年汽車是這個思路,那它的水氫燃料汽車相當于是背了一套電解水制氫氣設備,然后用水制造氫氣,進而給電堆提供氫能的過程。

這個過程看似合理,但一個關鍵問題是,電解水需要消耗電能,所以如果青年汽車采用了這個路徑,那它除了加水,但還需要耗電才能制氫氣!

所以,只加水的說法站不住腳,還得充電!

與此同時,即使不考慮還需要用電的情況,這個過程的效率也低到沒有意義。

一位氫燃料電池從業者向車東西提供的數據顯示,目前的電解水技術,需要消耗4-5度電,才能指出1立方的氫氣,11立方的氫氣能產生十幾度的電。

換算一下就是消耗四五十度電制造11立方的氫氣,然后再發出十幾度的電!

很明顯,先用電把水變成氫氣,再讓氫氣與氧氣結合發電,兩次轉換白白浪費了幾十度電,這個過程根本毫無意義。

路徑二:甲醇重整制氫 但加的是甲醇!

除了電解水制氫,目前還存在利用甲醇重整這一化學反應來制氫的路徑。

據了解,甲醇與水蒸氣在一定溫度和壓力條件下,通過催化劑催化,可以發生甲醇裂解和一氧化碳的變換反應,進而生成氫氣和二氧化碳。

基于這個化學原理,可以在車上安裝一個甲醇重整裝置進而生成氫氣,然后讓氫氣進去氫能源電堆,與氧氣反應產生電能。

這一技術路徑目前確實存在,東風特種汽車公司與蘇州氫潔電源公司在2018年10月還發布了一款甲醇重整氫燃料電池汽車,并且獲得了工信部303批次公告。

甲醇重整氫燃料電池汽車

上述事實說明,這一路徑目前確實可行,但是這個技術叫做甲醇重整,基于此推出的車型叫做甲醇重整氫燃料電池,由此可見其制氫的核心原料是甲醇,水只是其中一種原料。

所以如果青年汽車采用的是這種路線,那它的說法應該是往汽車里加甲醇而不是加水。

不過需要注意的是,目前甲醇氫燃料電池汽車技術也還在發展之中,目前只有一些測試車輛投產,技術還遠沒到可大規模量產應用階段。

此外需要注意的是,青年汽車此前在對外解釋時,說其制氫方式的核心是采用了某種催化劑,可以直接將水制成氫氣。但尷尬的是,在被報道兩年多的時候里,青年汽車一直拒絕透露這個神秘的催化劑到底是什么。

而且從化學原理可知,催化劑本身不參與反應,想要通過水的化學反應產生氫氣,還需要另一種原料參與,那從這個角度來說,這車也不是只加水就能跑。

氫燃料電池汽車再獲重視 但行業仍處于起步階段

4月初,三款氫燃料電池車首次登上《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》,享受每輛車20萬-50萬的國家補貼,與部分地方政府的等額補貼,總額最高可達售價的70%,也就是說補貼總額最高可達100萬元,補貼措施至少會持續到2020年。

與補貼大幅退坡的純電車型相比,政府對燃料電池汽車的厚愛,讓原本處于邊緣地帶的氫燃料電池汽車再次來到了人們的視線之中,也再次帶起了國內氫能源汽車產業的小高潮。

氫燃料電池汽車是燃料電池汽車的一種,此外還有甲醇、天然氣、乙醇等燃料電池汽車,但氫燃料電池汽車是目前的最主流發展方向。

如下圖,氫燃料電池汽車的核心是氫燃料電堆,其核心部件是中間的質子交換膜,而質子交換膜兩側又分別是陽極板和陰極板。工作時,向陽極板側通氫氣,向陰極板側通氧氣,就會發揮化學反應,產生電流,即可驅動車輪,或給電池充電。

由于這一反應過程中排放只有水,且氫氣和氧氣在地球上幾乎用之不竭,加氫只需幾分鐘非常便捷等優勢,氫能源被豐田等車企,以及部分國家認為是未來的終極能源形式而備受關注。

2015年起,豐田、本田相繼在美國推出氫燃料電池轎車Mirai和Clarity,向全球驗證了氫燃料電池汽車的可行性,隨后也引起了包括我國在內的氫燃料電池汽車研究浪潮。

豐田Mirai

在我國推廣新能源汽車之初的2009年,就推出了《節能與氫能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》,提出由中央財政對燃料電池汽車進行6-60萬不等的成本差價補貼的優惠措施。

隨后2011年的《中華人民共和國車船稅法》又規定燃料電池汽車與純電動汽車、插混車一樣,享受免征車船稅的優惠。

并在隨后的新能源汽車補貼方案中,一直給予燃料電池汽車高額補貼,激勵相關企業進行研發工作。

隨后,國內像是北汽商用車、福田歐輝客車、宇通客車、東風特種汽車、中植汽車等商用車廠商先后入局。并出現了一批像是億華通、新源動力、眾宇、重塑能源、鋒源創新、上海博氫新能源、鴻基創能等從事電堆、質子交換膜等關鍵零部件研發的氫能源企業。

雖然有著零排放、能源取之不盡、加氫便捷等優勢的氫燃料電池汽車被國家看好并大力扶持,但目前氫燃料電池汽車現階段并沒有發展起來。

2018年,我國僅售出1527輛氫燃料電池汽車,其中客車1418輛,貨車109輛。而2018年全國商用車總銷量為437.1萬輛,燃料電池車的滲透率不足萬分之3,而即使放眼全球,總銷量也不到1萬臺,可謂非常邊緣化的技術和產品。

原因主要在于氫燃料電池汽車的技術和市場都不夠成熟。

一方面,目前電堆的發電功率較低,代表最先進技術的豐田Mirai電堆為113kW,而我國量產的電堆則多在50kW左右,動力性遠不如純電動汽車。

與此同時,由于技術尚處于早期,生產成本較高,一套電堆成本需要幾十萬元,進而導致量產車豐田Mirai、本田Clarity的售價達到40多萬元,商用車則動輒上百萬元。

加氫站

另一方面,目前制氫成本仍然較高,且加氫站嚴重不足(國內只有幾十個),氫能源汽車還不具備大規模使用條件。

隨著石化燃料的日益減少以及日益嚴格的環保法規,全球汽車產業向著新能源產業轉移已是必然。

但如果所有的汽車都采用純電驅動,電網無法承受。因此各國政府也都在尋找純電之外其他方案,我國政府就看中了氫能源汽車這一路徑,因此雖然其一直都處于邊緣地帶,仍在投入重金繼續支持其發展。

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