氫燃料

氫能源和純電動(dòng)汽車，誰(shuí)更香？

戰(zhàn)斗機(jī)說(shuō)車 2020-10-19 22:50

1 背景

2020年9月26日-10月5日北京國(guó)際車展，豐田汽車展示它最新的氫能源車MIRAI，吸了不少媒體和關(guān)注的眼球。

圖1 豐田Mirai

2020年10月9日，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議正式召開(kāi)，會(huì)議正式通過(guò)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》（下文稱《規(guī)劃》），“明確充分發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用，強(qiáng)化企業(yè)在技術(shù)路線選擇等方面的主體地位，更好發(fā)揮政府在標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)制定、質(zhì)量安全監(jiān)管等方面作用。引導(dǎo)新能源汽車產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展，推動(dòng)建立全國(guó)統(tǒng)一市場(chǎng)，提高產(chǎn)業(yè)集中度和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。為此，一要加大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，鼓勵(lì)車用操作系統(tǒng)、動(dòng)力電池等開(kāi)發(fā)創(chuàng)新。支持新能源汽車與能源、交通、信息通信等產(chǎn)業(yè)深度融合，推動(dòng)電動(dòng)化與網(wǎng)聯(lián)化、智能化技術(shù)互融協(xié)同發(fā)展，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接和數(shù)據(jù)共享。二要加強(qiáng)充換電、加氫等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快形成快充為主的高速公路和城鄉(xiāng)公共充電網(wǎng)絡(luò)。”這標(biāo)志著我國(guó)綠色能源消費(fèi)領(lǐng)域?qū)⒂瓉?lái)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，也為我國(guó)新能源汽車的發(fā)展指明了方向。規(guī)劃中不僅說(shuō)明了純電動(dòng)的發(fā)展規(guī)劃，也將氫能源納入了規(guī)劃內(nèi)容，這也是氫能源汽車發(fā)展非常重要的里程碑事件。

圖2 新聞聯(lián)播相關(guān)報(bào)道

那問(wèn)題來(lái)了，從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，氫能源和純電動(dòng)誰(shuí)會(huì)更香呢？

不急，我們先看看氫能源和純電動(dòng)車的技術(shù)原理。

2 技術(shù)原理對(duì)比

2.1 氫能源技術(shù)原理

戰(zhàn)斗機(jī)說(shuō)車在這里不會(huì)介紹深?yuàn)W的原理知識(shí)，簡(jiǎn)單說(shuō)氫能源就是H2和O2通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能，這個(gè)電能可以驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)再帶動(dòng)汽車行駛，如果產(chǎn)生的電能超過(guò)電機(jī)功率需求，則電能會(huì)通過(guò)一套動(dòng)力電池存儲(chǔ)下來(lái)，動(dòng)力電池在某些工況也會(huì)同步給電機(jī)供電。在戰(zhàn)斗機(jī)說(shuō)車看來(lái)，氫能源技術(shù)的核心有三大塊，一是氫氣存儲(chǔ)，二是化學(xué)反應(yīng)電堆，三是電控。

圖3 氫能源車輛化學(xué)反應(yīng)模型

氫能源汽車的能量傳遞（不含能量回收）圖片見(jiàn)圖4。

圖4 氫能源車輛能量傳遞圖（不含能量回收）

2.2 純電動(dòng)車技術(shù)原理

純電動(dòng)車技術(shù)原理相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，首先給汽車充電，動(dòng)力電池蓄電后，再驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。純電動(dòng)車的核心有兩大塊，一是動(dòng)力電池，而是電控。

BEV能量傳遞.jpg

圖5 純電動(dòng)車能量傳遞圖（不含能量回收）

對(duì)比氫能源和純電動(dòng)汽車能量傳遞圖來(lái)看，氫能源相對(duì)純電動(dòng)多了一套氫氣和氧氣產(chǎn)生電能的系統(tǒng)。從技術(shù)角度而言，相對(duì)于純電動(dòng)汽車，系統(tǒng)上多了一套

氫氣和氧氣發(fā)生化學(xué)發(fā)硬的裝置，氫能源汽車本質(zhì)上是將充電系統(tǒng)集成至汽車上，這比純電動(dòng)汽車要更為復(fù)雜。

3 氫能源比純電動(dòng)車香在哪？

相對(duì)于傳統(tǒng)燃油車，氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的能源，被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，開(kāi)發(fā)氫能已引起各國(guó)的高度重視。不過(guò)，隨著電動(dòng)車的普及和技術(shù)發(fā)展，氫能源相對(duì)傳動(dòng)車的優(yōu)勢(shì)正在被電動(dòng)車取代，在電動(dòng)車技術(shù)突破之前，氫能源可以預(yù)期的優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)。

3.1 清潔

氫能源是H2和O2化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，反應(yīng)完以后產(chǎn)生的H2O，非常環(huán)保，考慮純電動(dòng)車的電能主要來(lái)自電網(wǎng)，而我國(guó)火力發(fā)電還是主力軍，所以從源頭來(lái)對(duì)比，氫能源相對(duì)純電動(dòng)更加清潔。

3.2 加氫比充電快

在2019上海車展上，上汽大通展示了氫燃料燃料電池商用車G20FC，單次5分鐘的氫氣加注就可以行駛550公里，這是最接近燃油車加滿油時(shí)間的新能源車了。

目前純電動(dòng)車快充時(shí)間一般在30~45分鐘之間，新上市的純電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程主要分布在400~750km，充電時(shí)間慢這個(gè)問(wèn)題，暫時(shí)還沒(méi)有非常成熟的技術(shù)來(lái)解決。

3.3 理論上的長(zhǎng)續(xù)航

這是氫能源在努力發(fā)展的方向，以目前的技術(shù)，續(xù)航暫時(shí)無(wú)法對(duì)純電動(dòng)車形成優(yōu)勢(shì)。

4 純電動(dòng)車比氫能源車香在哪？

經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展，純電動(dòng)車已經(jīng)形成了非常成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，上汽通用五菱五菱MINI EV、特斯拉 MODEL 3以月銷過(guò)萬(wàn)的氣勢(shì)帶領(lǐng)著中國(guó)電動(dòng)車走上了良性發(fā)展的道路。純電動(dòng)車為何能取代氫能源成為國(guó)家大力發(fā)展的新能源車，戰(zhàn)斗機(jī)說(shuō)車認(rèn)為有以下幾點(diǎn)原因。

4.1 系統(tǒng)相對(duì)氫能源簡(jiǎn)單

這已經(jīng)在技術(shù)原理對(duì)比中介紹過(guò)了。系統(tǒng)越簡(jiǎn)單，意味著產(chǎn)業(yè)鏈更短，開(kāi)發(fā)難度會(huì)更小，風(fēng)險(xiǎn)更低，應(yīng)用普及會(huì)更快。這一點(diǎn)是純電動(dòng)車相對(duì)于氫能源的核心優(yōu)勢(shì)。

4.1 純電動(dòng)車是最為純粹的新能源車

氫能源車其實(shí)是將充電裝置集成在車內(nèi)，最終的驅(qū)動(dòng)方式與純電動(dòng)車一直，都是通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其本質(zhì)上與理想汽車的增程式汽車模式是一致的。戰(zhàn)斗機(jī)說(shuō)車有一個(gè)大膽的建議，如果H2和O2發(fā)電技術(shù)非常成熟，我們?yōu)楹尾荒芡ㄟ^(guò)創(chuàng)建大型的H2和O2化學(xué)反應(yīng)充電站，所發(fā)電量并入到電網(wǎng)中，這樣我們國(guó)家就不用再去大面積推廣加氫站，而是主要推廣充電站就行，從而節(jié)省國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)投資。

4.2 安全

氫能源汽車需要布置幾百個(gè)大氣壓的氫氣罐，如何在各種碰撞工況保證氫氣罐的安全，一是沒(méi)有成熟的規(guī)范，二是沒(méi)有大量的市場(chǎng)驗(yàn)證。

5 結(jié)束語(yǔ)

總體上來(lái)說(shuō)，戰(zhàn)斗機(jī)說(shuō)車認(rèn)為純電動(dòng)相對(duì)氫能源會(huì)更香。根據(jù)《中國(guó)制造2025》明確了動(dòng)力電池的發(fā)展規(guī)劃：2020年，電池能量密度（單個(gè)電芯級(jí)別的能量密度）達(dá)到300Wh/kg；2025年，電池能量密度達(dá)到400Wh/kg；2030年，電池能量密度達(dá)到500Wh/kg。隨著電芯技術(shù)的發(fā)展，能力密度更高，成本更低，國(guó)家對(duì)充電網(wǎng)店的大力支持，純電動(dòng)車的發(fā)展肯定會(huì)突破集中在一線城市的發(fā)展瓶頸，并搶占更多傳統(tǒng)車的市場(chǎng)份額。