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鋰電與氫能，誰才是未來？

時(shí)間:2020-02-20 09:47來源:駕仕派 作者:休不眠
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       目前的電動(dòng)車都是電池車，實(shí)際上一百多年前就有雛形，后來一種發(fā)展為現(xiàn)在的鋰電池，另一種就是氫燃料電池。
 
       由于眾所周知的原因，今天燃油車被全球各地政府“圍追堵截”，電池車被“欽定”為更適合代步的未來交通工具，于是繼上世紀(jì)初之后，電池車迎來了它的第二次爆發(fā)，與此同時(shí)，鋰電池和氫電池的“路線之爭(zhēng)”也喧囂塵上。
 
       特斯拉認(rèn)為氫燃料電池技術(shù)“極其愚蠢”，認(rèn)為這條路走不通，目前主流車廠也大都不約而同邁上鋰電之路，似乎氫燃料敗局已定。但日本不這么想，已計(jì)劃成為全球第一個(gè)氫能社會(huì)——2021年3月之前，日本政府和汽車行業(yè)將共同建成160個(gè)加氫站，量產(chǎn)4萬輛氫燃料電池車。
 
       最終兩者誰能獲勝？如果你也對(duì)此好奇，就一同來做個(gè)比較。
 
       氫燃料電池有什么優(yōu)勢(shì)
 
       很明顯，相比鋰電池，氫電池的一大優(yōu)勢(shì)是能量密度。
   
       壓縮氫能的能量密度接近每公斤40kWh，比汽油還高數(shù)倍。鋰電池只有每公斤0.278kWh，大部分在0.167kWh，氫能的能量密度是鋰電池的239倍，所以這方面的優(yōu)勢(shì)是碾壓的。
 
       再一個(gè)優(yōu)勢(shì)是分量輕。
 
       同樣是500公里續(xù)航，氫電池對(duì)車重影響不大，鋰電車就很頭痛了，比亞迪唐的原型是S6，車重1.6噸，改造成鋰電車之后，電池超過200公斤，而為此還需要強(qiáng)化車身結(jié)構(gòu)，這就形成一個(gè)惡性循環(huán)，由于能量密度低，需要大容量鋰電池，而車重增大了，又會(huì)降低續(xù)航，于是要達(dá)到目標(biāo)續(xù)航，鋰電池容量還要更大才行，于是車重會(huì)飆升，比亞迪唐的車重最終達(dá)到了2.4噸，這顯然不利于節(jié)能。
 
       氫電池還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，在于用戶習(xí)慣——只需要3分鐘就可完成加氫，和燃油車很接近，而鋰電車需要長(zhǎng)很多的充電時(shí)間，這不僅違背（燃油車）用戶之前的習(xí)慣，還相對(duì)低效，會(huì)耗費(fèi)更多的時(shí)間成本。
 
       說完優(yōu)勢(shì)，再來談氫電池的劣勢(shì)
 
       首先，氫氣的制取非常低效。
 
       鋰電車可以直接從電網(wǎng)取電，氫能車上路需要制氫，而制氫需要用電。
 
       如果采用傳統(tǒng)的蒸汽重組或者電解法制氫，能量損失超過30%，雖然最新的離子膜電解法可將能效提升至80%，但鋰電池直充的效率是99%，差距明顯。
 
       其次，氫氣的存儲(chǔ)和運(yùn)輸成本相當(dāng)高。
 
       剛剛制取出來的氫氣，能量密度是非常低的，要增大密度，主要有兩種方式：一是加壓，用790倍大氣壓把氫氣壓縮到高壓罐中，過程中的能量損耗約為13%；二是液化，降溫至-253℃，氫氣會(huì)凝結(jié)，過程中的能量損耗極大，約為40%。
 
       因此常用方式是加壓，但高壓罐比液化罐重，這也會(huì)損耗一定能量。
 
       儲(chǔ)存起來之后，需要將氫氣運(yùn)送到加氫站，方式也有兩種：一是大廠集中制氫，這樣做產(chǎn)量高，但運(yùn)輸成本也高；二是加氫站現(xiàn)場(chǎng)制取，運(yùn)費(fèi)低，但產(chǎn)量也低，生產(chǎn)成本相應(yīng)增高。而且運(yùn)氫過程中的能量損失也很大。在普及現(xiàn)場(chǎng)制氫設(shè)備之前，運(yùn)氫主要依賴卡車和管線，能量損失在10-40%之間。相比之下，電網(wǎng)傳輸損耗僅為5%。
 
       最后，氫能的“從油箱到車輪（tank to wheel）”的能量效率較低。
 
       氫燃料電池車加氫之后，氫能轉(zhuǎn)換為電能，轉(zhuǎn)化效率約60%，而鋰電車考慮到交流直流的轉(zhuǎn)換，效率約為75%。
 
       氫燃料電池同樣存在交直轉(zhuǎn)換問題，所以最終氫能全周期的效率可能不超過30%，如果鋰電車供電全部來自于可再生能源的話，氫能的全周期效率僅為鋰電的一半，但如果考慮到我國(guó)發(fā)電7成靠煤，則鋰電的全周期效率略低于氫能。
 
       總結(jié)：
 
       由于效率和成本問題，氫能車預(yù)期使用成本是鋰電車的數(shù)倍，這也正是絕大部分車廠選擇鋰電的原因之一。
 
       但豐田們并未停下腳步，選擇雙管齊下，因?yàn)闅淠苘嚺c鋰電車真正要競(jìng)爭(zhēng)的對(duì)象，不是對(duì)方，而是燃油車。
 
       相比油車，氫燃料電池車的熱效率高出一倍，由于續(xù)航和充能優(yōu)勢(shì)，運(yùn)輸效率也高。
 
       在充能設(shè)施沒有普及之前，氫燃料電池車適用于卡車，客車，工程機(jī)械車，甚至是飛機(jī)，因?yàn)檫@些交通工具路線相對(duì)固定，便于鋪設(shè)補(bǔ)能網(wǎng)絡(luò)，無需電網(wǎng)。
 
       相比之下，鋰電車如果不解決能量密度和充電時(shí)間問題，最適合它應(yīng)用的場(chǎng)景，依然是有軌電車，只不過電車的鋰電池不是用來驅(qū)動(dòng)的。
 
       所以結(jié)局如何，要看誰先化解自身問題。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 氫能 鋰電
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