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电池知识

氢燃料电池和锂电池电动车哪个最终会成为主流?

来源:宝鄂实业    2019-05-21 20:04    点击量:

我认为氢燃料电池和锂电池电动车在未来相当长时间内会并存发展,至于哪个最终会成为主流,我觉得充电电动车才是符合大趋势的,原因如下:

1、氢燃料电动车的优势是,绝对环保,来源于水,排出的还是水,可以说对环境无任何污染,这是最大的优势。劣势是,系统复杂度高,目前成本太高,痛点很多,发展的路还很长。但是还是很有前景,随着成本问题、安全问题、加氢便利性问题一点点解决,未来有一天会有一席之地的。国家目前也在出一些政策支持氢燃料电动车的发展,只要国家支持说明还是很有前景的。

2、充电型电动车,经过近10几年发展,目前已经进入到规模化应用的阶段了。充电电动车的最大优势当然是可以充电,也就是说可以把任何可发电的原生能源用到车子上,这个优势可以说决定了它的未来。

3、回到能源本身去看,我们把眼光放到50年以后吧,可以想象一下50年以后都会有哪些原生能源,首先是油和煤炭等污染严重的化学能会逐渐被淘汰,取而代之的必是一些清洁能源,比如太阳能、风能、水电能等,最重要也是最具备潜力的能源,其实是核聚变。

4、车只是能源应用的一个细分领域,最终车的形态如何,很大程度上取决于未来社会主流能源的产生方式和存在形式,电能毫无疑问是未来唯一的中间能源,也就是说任何原生能源都将转化为电能,目前的汽车,只是把原油这一种能源运用起来,显然局限性很大,那什么样的车才能把所有的原生能源都利用起来?毫无疑问是充电车。

5、我们再来看看未来世界能源的生态系统。首先是各种清洁能源会大力发展,这符合环境保护的人类大局,也就是说未来会有很多各种清洁能源发电系统,社会电力会高度发达。智能电网会高度发达,全球范围内会变成一个超大的超高压输电网络,毫不夸张的说,未来哪个国家牛,首先要看这个国家的电力出口能力,电力贸易会成为重要的贸易项目。储能行业会高度发展,为什么,因为高度发达国家的电力冗余需要储存和储备,甚至以后每个大厦、工厂都需要一个超大UPS。

6、放在这个大的背景下,再来看看车,未来的车会是什么形态?一目了然了,必须是能迅速接入到超级电网的充电车,更远的未来,随着技术的发展,甚至车开在路上都在充电,这不是不可能的,或者是无线电力系统直接供电,就像现在的手机信号一样,无线充电信号无处不在,而电池或许只是起到一个缓冲作用。

7、这么看的话,全面电力化,是能源发展的大趋势,汽车也毫无疑问是要符合这个趋势的,所以,充电型电动车才是最符合大趋势的,氢燃料电池是无法充电的,即便有所发展,最终也会被淘汰。

8、诚然,作为充电电动车目前的主流,锂电池电动车目前还存在诸多问题,你可以说续航短,充电难等等,那你可知道燃油内燃机刚刚发明时的时候,内燃机器的局面比现在的锂电要差得多,原油开采成本高,炼油技术差,内燃机热效率低,可靠性差,材料发展跟不上等等,再看看今天。所以呀,未来电池技术会大力发展,锂电也或许会被更好的充电池取代,但趋势不会变。

看好锂电池,锂电池对电能转化率高,同时不需要新建任何的化工厂,或者专门的电解工厂,只要在现有框架下发展。

燃料电池车,其实德国人早在80年代末就做出样车,并上路行驶了,而丰田只是一个后入者,唯一贡献就做出复合材料的气罐,其他的结构和80年代的设计差不多,只是我们有了更好的动力电池。燃料电池车还有一个问题就是他本身是一个增程式电动车,动力来源于动力电池(不是燃料电池),丰田设计时候还保留了充电口。这样问题又回到原点,为什么不能直接用锂电池?很多人会说续航里程,其实燃料电池车不可能仅仅增加气罐开增加续航里程的,因为车上能够比较安全的位置即现在汽车油箱的位置,空间就这么点,也无法扩大。其他地方不是已经安装设备,就是不安全。

安全问题,现在作为动力气体的CNG爆炸事件非常多,完成了非常多的伤亡,而CNG压力只有氢气罐的1/4,对于压力更高的氢气罐,使用率更高之后产生的事故是非常多的。同时所有压力容器必须2年一检。电动汽车以其结构简单,动力充沛,节能环保(有争议)被各汽车企业追捧,但里程焦虑问题,充电问题,电池后处理问题是目前绝对无法回避的问题。

那电动汽车的电池问题,出路在何方呢?根据国家相关部门提供的信息,锂空气电池可能是终极方案,当然氢燃料电池是另外一个路径,完全不同于锂空气电池。

目前电动汽车电池的能量密度方面,特斯拉的最高,在170瓦每公斤,什么概念呢?粗略估算,电池能量密度必须达到300瓦每公斤后,按照每辆车30~40度电能存储能力,电车的车重基本相当于燃油车。但30~40度电的行驶里程远远不及燃油车的行驶里程。

预计2025~2030年左右,锂空气电池技术基本能达到产业化水平,能量密度在700瓦每公斤。这样和燃油车同样的车重,行驶里程相当。什么是锂空气电池呢?锂空气电池是一种用锂作负极,以空气中的氧气作为正极反应物的电池。锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度,因为其阴极(以多孔碳为主)很轻,且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。

放电过程:负极的锂释放电子后成为锂阳离子(Li+),Li+穿过电解质材料,在正极与氧气、以及从外电路流过来的电子结合生成氧化锂(Li2O)或者过氧化锂(Li2O2),并留在正极。锂空气电池的开路电压为2.91 V。

很遗憾,这个技术又是日本领先,我们国家在国家自然科学基金委、科技部和中科院等的大力支持下,中国科学院长春应化所也在全力研发。小编倒是愿意等到2025,买一台可以行驶800公里,车重在2吨以下的电动汽车。