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氢燃料电池汽车相比电动汽车,有哪些优劣势?

燃料电池是个挺大的坑。电动汽车充电桩厂家,国冀普瑞欢迎咨询

首先燃料电池不是什么新技术,前前后后全世界搞了50年了,小布什在任期间还强推过。但成果远远称不上成功。

直到这次丰田Mirai,我刚看到新闻和设计图的时候简直惊呆了也兴奋不已,终于看到一款集合了整个领域先进技术的可靠的产品出来。但丰田没有公开其核心部件(比如质子传导膜)的详细情况,人们也无从判断究竟这次的燃料电池相对以前的那些,在改进上是否是从核心都改了,还是仅仅只有系统性的改进(也许公开了技术但我没搜到)。我想就我的理解,为大家分析一下这次Mirai的高超之处。

1. 阴极的创新。
这个绝对是神来之笔,所以也被放在广告的第一条。3D立体精细流道很好地解决了燃料电池中水管理和气流冲突的问题。

2. 电解质薄膜做得更薄,气体扩散性能提升。
这个丰田说得比较含糊,不知是我没搜到还是有意保密。电解质薄膜可以说是燃料电池的核心部件,传统的燃料电池用的是Nafion膜,通过水来导质子。后来也有很多运用磷酸,硫酸或者离子液体的膜被研发出来,各有优缺点,这方面的文章汗牛充栋,但成品都集中在实验室,貌似没听说有啥实际应用的。我很期待看到有除了Nafion膜之外的技术被用上。广告只提到了膜更薄,也没说多薄。这个膜肯定是越薄越好,但太薄就容易破。所以基于这条广告,我猜要不是杜邦Nafion膜的生产工艺提高了可以做的更薄了,要不就是换成更结实的膜材料了(PBI一类),那么意味着导电机理都变了。电动汽车充电桩厂家

3. 催化剂处于超激活状态。
限制燃料电池应用的最大问题就是催化剂。Pt催化剂太贵,容易中毒,可是其他的催化剂不争气,性能差了好多。所以常用的方法是把催化剂材料做成纳米级的颗粒,用最少的催化剂做出最大的效果。这次八成是通过铂钴合金和纳米颗粒的方法,降低了90%的铂需求(虽然不清楚这90%是跟谁比的)。这方面的文章也有过很多了。

4. 氢气储存罐。
又一个神来之笔。通过对罐体受力区域的模拟,用最少的纤维做出最大的安全性。相信不少人反对燃料汽车的重要理由就是带着个高压氢气罐不安全。我个人相信罐体本身肯定是安全的,就算着火了也不太可能爆炸最多是大口喷火。我作为一个力学的外行,比较担心阀门的质量。虽然广告说一旦出现问题,罐体会自动切断阀门之类,但对汽车这种东西来说,多一个功能和部件就意味着多一点坏的可能性。我只是觉得,阀门和管道承受着巨大的压强,会不会在几年的颠簸使用或者轻微碰撞后漏气呢?期望有内行为我解答。

Mirai确实是燃料电池领域集大成之作。但燃料电池本身的问题还是无法克服。不考虑氢气制备运输之类的问题,其他最重要的几个:

1. 燃料电池运行没有尾气,但是会洒水!想象一下一边开车一边漏水吧。电动汽车充电桩厂家

2. 燃料电池永远是需要预热的。对于习惯了扭药匙就开车的我们来说,是否可以适应5-10分钟的启动时间呢?

3. 燃料电池是个极其复杂的装置,远比锂电池和内燃机复杂。这个电池本身需要考虑和控制的因素太多了,包括温度,排水,气流等等。这么复杂的一个装置在日常粗犷的使用中能撑多久是个问题。虽然实验室里的高分子燃料电池可以使用至少7000多个小时了,但实际情况不难想象肯定会短很多。

虽然我个人看衰燃料电池,但我不敢说自己对。给我博士毕业答辩的是一位在英国数一数二的电池方面的专家,燃料电池,锂电池,微生物发电等等都做,答辩的最后一个问题就是问我对燃料电池有没有信心。我很直接地回答没有信心,我更看好锂电池。然后他说完全不同意我的观点。锂电池已经到了瓶颈,而燃料电池还有很多东西没有尝试,很多研究成果没有应用上去。

个人观点总结:

1. 燃料电池当然更好,优点要多少有多少,但也更加复杂。就算不考虑成本和技术问题,要让一个如此复杂的,包括气体液体和各种易碎精密结构的装置大批量应用,需要大量的时间和努力。

2. 锂电池毫无疑问已经到了瓶颈,现在的工作都在电极上的改进提高能量密度,不大可能成倍提高性能了。

3. 目前使用的化石能源过分地好用了,能量密度极高。电池从理论上就不可能达到同样的性能。也许并不是科技发展慢,而是人们已经被宠坏了呢?包括我,也许大家都在评价新能源技术的时候选错了对比标准呢?电动汽车充电桩厂家