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什么是燃料电池,燃料电池汽车和电动汽车优缺点是什么?

来源:宝鄂实业    2019-03-28 17:40    点击量:
全国大部分城市的老百姓最近几年饱受雾霾的困扰,国家为了治理大气污染,从09年开始大力推广电动汽车。到2014年底,电动汽车终于冲上一个销量的小高峰。眼看着电动汽车的春天就要来了,但却半路杀出了一个程咬金,丰田主推的氢燃料电池汽车。哪一种汽车更有前途呢?今天电动邦为大家分析一下燃料电池汽车和电动汽车优缺点。
 
 
电动汽车BEV(Battery Electric Vehicle)和燃料电池汽车FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)都是靠电机驱动车辆。BEV依靠电池里储存的电能驱动,而FCEV则靠氢气和氧气发生化学反应转换成电能驱动。所以他俩本质的区别是BEV储存电能,需要高能量密度的汽车电池,而FCEV制造电能,需要大容量的燃料氢气(通过储氢罐)。
 
两种技术从排放来说比传统汽车都有很大的进步,FCEV最后的排放是水,BEV则没有排放,算是打了个平手。下面主要从技术方面看看他俩的优劣。
 
燃料电池汽车FCEV相对BEV的优势
 
最大的优势是续航里程更长。FCEV的续航里程一般都是400公里以上,和传统的燃油车非常接近。而对BEV来说,更长的续航里程意味着更重更贵的锂电池包。目前BEV里头只有Tesla Model S的续航里程超过了400公里,但代价是重达1吨、贵到20万人民币的电池包。再加上深度放电会影响锂电池寿命,也就是不能像传统汽车那样将油用干再加满,所以实际续航里程比宣称的还要低不少。虽然FCEV的价格目前更高,但从前景来说,同样续航里程的情况下,FCEV的成本会低于BEV。
 
另外一个很大的优势是补充燃料(电能)更快。FCEV的加氢是物理过程,3分钟左右便可加满。BEV的电池充电是电解反应,充电的时候需要控制否则会有副反应发生,目前快充是半个小时充满80%,在将来很长一段时间内比较难提高充电速度。快速换电池的解决方案受制于电池质量、所有权、电池型号等问题,可能对于公交车有更多帮助,对私家乘用车来说,前景比较渺茫。
 
还有一个优势是FCEV无需担心亏电问题。化学反应需要氧化剂、还原剂(俗称燃料)和反应场所。锂电池里头的氧化剂、还原剂(分别是正负极)存放距离非常近,只有10多个µ米,(1µ=0.000001),即使不工作也会有自放电的电能损耗。而FCEV的反应场所和燃料可以物理隔离,和传统汽油车类似,不启动基本不会影响续航里程。
 
燃料电池汽车FCEV对比BEV的劣势
 
首先是FCEV的催化剂很贵,以燃料电池PEMFC为例,催化剂通常含有Pt,也就是铂(俗名白金)。比黄金还贵的贵金属,用来做催化剂实在是太肉疼了。更要命的是,这种贵重的催化剂,还会出现损耗。铂在气态硫氮氧化物(如一氧化碳,二氧化硫等)浓度以ppm为单位存在的情况下有严重的中毒情况,浓度高于百ppm中毒不可逆。我国目前的这种雾霾环境,意味着催化剂会不断的被损耗。而PEMFC的催化剂载体碳,在放电状态下很容易氧化造成结构坍塌,致使Pt的催化面积迅速减小并流失。
 
制约FCEV发展的还有加氢站基础建设。虽然目前服务BEV的充电站/桩发展也比较慢,没有很好的商业模式吸引资本,更多的是依靠政府推动的公用充电站以及各家车厂/4S店建立为自家车主服务的充电站。但同需要服务FCEV的加氢站相比,充电桩占地小,投资少,时间短,改造线路便可投入使用。而加氢站则需要重新规划,占地大,投资多,时间长。所以加氢站在很长一段时间内没法到位,通过建设加氢站刺激FCEV的销量目前来看非常不可行。
 
FCEV和BEV的未来
 
短期来看,以BEV和PHEV(插电式混合动力汽车 )为主的新能源汽车会慢慢进入良性循环阶段,即更大容量的电池,更多的充电站和更多的销量,彼此之间互相刺激提高增长。车厂将会推出越来越多的BEV和PHEV车型,而消费者将会逐渐熟悉并习惯这些低排放新能源汽车。而FCEV由于续航里程以及加氢速度迅速的优势,车厂从长期来说会继续投资FCEV。
 
随着技术的进步,石油储量的不断减少,也许在15年后,结合BEV和FCEV的优势插电式燃料电池汽车将会出现,让我们拭目以待。
与铅酸电池相比,锂电池的能量密度高、寿命长、体积小、重量轻等优点,被人们寄予替代铅酸电池的厚望。三年前,有业内专家预测,在制造电动车领域,锂电池在2015年可以替代大约20%的铅酸电池,五年内可以实现大约替代30%的铅酸电池。然而时值今日,锂电池实际替代铅酸电池不到10%,而未来两年内要实现目标看来是非常的艰难。据最近行业协会预测的数据显示:今年锂电车的销量约300万辆,而整个电动车产销量约3200万辆。那么锂电池替代铅酸电池的主要障碍在哪里? 
 
    锂电池性价比优势并不突出。据众多经销锂电车的经销商反映:采用国产锂电池的电动车,返修率居高不下。国内实力雄厚的锂电池企业与一般的中小锂电池企业(pack)工厂制造出来的锂电池其返修率竟然低到5%,高到13%左右的差距,价格十分的悬殊:以锰系材料的48V12Ah约500元/组左右,镍钴锰三元材料的锂电池48V12Ah约650元/组左右。但是pack锂电池48V12Ah只有约320元/组左右。但是这种pack锂电池使用不到一年,电池容量大大衰减,已经无法再使用。而锰系材料和三元材料的锂电池与铅酸相比,除了体积小与重量轻之外,其余并没有多大的优势,其使用达到2年以上,电池的衰减程度已经无法满足行驶长距离的要求。 
 
    返修时间过长严重制约了消费者的使用。一旦出现锂电池的故障进行返修,时间长则一个星期左右,甚至有的更长,让消费者等待得不耐烦,失去了使用的信心。其原因是,经销商无法维修或更换锂电池内部出现问题的电芯,一定要通过快递运送到制造企业,通过专业设备来进行电池的维修。这是制约锂电池大规模替代铅酸电池的关键之一。 
 
    锂电池过于“娇贵”,无法像铅酸电池那样经得起折腾。锂电车在使用过程中,经不起摔扔撞击,一旦锂电池遭到刺穿,或者剧烈撞击把锂电池摔坏,锂电池就有可能会产生燃烧与爆炸;锂电池对充电器的要求很高,不能像铅酸电池那样随便用马路边的投币充电器来充电,一旦电流过大,击穿锂电池内的保护板就有可能产生导致燃烧甚至爆炸。 
 
    由于锂电池产品质量良莠不齐,大量的低端锂电池冲击着市场,使得经销商对锂电车企业的选择格外的小心谨慎,弄不好哪家制造企业一年半载之后就关门跑路,采购进来的锂电车就要让经销商全部兜着处理了。由此可见,锂电池要实现替代铅酸电池,如果不改变上述的问题,再过五年恐怕也很难
 

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