关于氢能这个话题,车云菌经常接触,也经常写一些相关的报道。但在传播这种能源形式绝对清洁的一面的同时,“我”实际上是在思考氢能的不利一面。毕竟,任何事情都有两面性。我一直相信事物的优点和缺点是相等的。你越是不能忽视优点,缺点就越明显。那么,我们不妨谈谈氢能利用的难以忍受的轻盈。
首先,以我们熟悉的氢燃料电池汽车为例:也许我们从很多渠道听说过氢燃料电池车的优势,比如快速加油,最终排放的产品只有水等。。。但在车云看来,氢燃料电池汽车很难算是一款完全的新能源汽车,因为它需要不同程度地依赖传统燃料汽车的基础设施建设,同时又无法独立于电动汽车技术而存在。对于氢燃料电池汽车来说,它还需要一个固定的氢燃料加注位置,就像燃料汽车需要一个加油站一样。由于氢气在中国是一种受控的危险化学品,普通人接触氢气的便利性实际上低于汽油。氢气控制之所以如此严格,是因为当空气中氢气的体积浓度在4.0%-75.6%之间时,当遇到远比汽油危险的火源时,就会发生爆炸。正是因为这种“延长寿命的方式”,氢燃料电池汽车无法像电动汽车一样让消费者在家完成充电过程,加油过程也无法由人监督,这与电动汽车相比无疑并不“新鲜”。
氢燃料电池堆(堆)其次,氢燃料电池汽车本质上是一种电动汽车,与电动汽车相似之处在于两者都需要成熟的三电系统;
不同之处在于,它将悬挂在电动汽车底盘底部的大型扁平电池组变成了几个不同体积的高压氢罐,并依靠燃料电池组通过化学反应将氢气转化为水和电,并利用产生的电力驱动车辆。因此,从工作原理来看,氢燃料电池汽车特别像增程电动汽车,只是该汽车动力系统中的汽油和发动机的增程部分分别变成了氢燃料电池车的氢罐和燃料电池堆。这也意味着,氢燃料电池堆的性能成为了这款氢燃料电池汽车的“性能瓶颈”。目前,现代汽车氢燃料电池汽车NEXO(下图)的氢燃料电池堆设计功率为120kW,丰田Mirai和本田Clarity的氢燃料细胞堆设计功率分别为114kW和100kW。
事实上,这个功率水平是目前氢燃料电池汽车的允许性能极限。如果你想提高氢燃料电池的功率,那么随后的重量和体积增加对这些产品来说是无法承受的。但最重要的是,由于目前的氢燃料电池堆技术严重依赖贵金属“铂”来进行氢气和氧气之间的化学反应,因此提高氢燃料电池组性能所带来的成本增加将是压垮氢燃料电池汽车的“最后一块砖”。因此,目前还没有所谓的高性能版本的氢燃料电池汽车提供给私人用户,这使得它看起来比传统的燃料汽车和电动汽车更接近于概念产品。
既然铂矿石谈论的是“铂”,那么我们可以谈论氢燃料电池汽车由于对这种金属的依赖而带来的不确定性。目前,铂的工业应用主要来自汽车尾气净化剂、燃料电池汽车、平板玻璃等行业。根据来自互联网的数据,2010年全球销售的245吨铂中,113吨(46%)用于制造汽车催化转化器。76吨(31%)用于珠宝;
其余35.5吨用于投资、电极、抗癌药物、氧传感器、火花塞和涡轮发动机。因此,如果燃料电池汽车开始大规模推广,只要基础燃料电池技术没有革命性的优化,就必然推高国际市场上的铂价格(与燃料汽车争夺铂),从而将我们对石油的依赖转向贵金属矿产资源。然而,铂矿在世界上的分布极不均衡。根据网络数据,南非占世界总铂储量的82.3%(目前已发现),因此这对那些矿产资源稀缺的国家来说真的不是好消息。
一种带有大型氢罐的燃料电池汽车。因此,目前氢燃料电池汽车确实无法成为一种独立的新能源解决方案。当它面对面挑战传统燃料汽车和新兴电动汽车时,它能给制造商、行业和消费者带来的好处微乎其微(事实上,没有人能在不依赖补贴的情况下通过制造和销售氢能源汽车获利)。然而,如果将其视为介于传统燃油车和新兴电动汽车之间的“填充”产品,其意义将更加明确。例如,我们经常抱怨传统燃油公交车和卡车造成的严重污染,但从技术角度来看,很难说服客户用电动汽车取代所有这些污染大户,因为珍惜时间的物流服务提供商没有慈善机构让你花宝贵的时间给拖拉机充电。
然而,如果用氢燃料电池技术来解决这个问题,理论上可以取得良好的效果:一方面,大型商用车的产品形态意味着它们对氢燃料电池的体积和重量不敏感,因此我们可以考虑采取对贵金属依赖性较小的技术策略;
同时,加氢燃料方便,无需承担重型电池组的优势,这使得氢燃料电池拖拉机和公交车与纯电动汽车相比具有先天优势。同时,氢气作为一种优秀的储能介质的特性也意味着它比电力更适合分布式发电系统的储能需求。毕竟,如果储存技术得当,氢气可以像化石燃料一样可靠地储存,但电池无法做到这一点(它们会自然耗尽电力)。因此,在那些偏远地区,依靠氢气作为储能介质是一个非常好的解决方案。事实上,丰田和本田都会在必要时在其氢燃料电池汽车的规格中添加这样的条款(日本容易发生频繁的地震,很容易导致地区停电),氢燃料电池车可以用作小型能源站,产生的电力可以在一定时间内为一个家庭提供紧急电力。
事实上,在航空航天领域,直接使用氢气早已是一个成熟的案例。美国每次发射航天飞机时,都使用液氢和液氧燃料(比例为1:6)。与液氧煤油和偏二甲肼等传统火箭燃料相比,这种燃料的热值更高,比冲更大,因此这也是吸引我们使用氢能的重要因素。基于以上,车云想表达的是,氢能作为一种清洁能源形式,在发展过程中需要更加重视前端生产和流通环节带来的能源消耗和环境污染。如果为了生产清洁的氢气而浪费了大量的化石燃料,那就非常不足了。同时,在氢燃料技术的普及迭代过程中,不应将其与传统的化石燃料系统和更新的电力技术系统割裂开来。我们应该寻找机会升级传统能源系统,弥补电动系统的不足,比如嘈杂的蔚来“奶妈车”。如果燃料汽车的作用被燃料电池汽车所取代,也许整个事情看起来不会那么不一致。期待早日实现多元化和清洁能源社会,车云觉得自己还有机会看到那一天。关于氢能这个话题,车云菌经常接触,也经常写一些相关的报道。但在传播这种能源形式绝对清洁的一面的同时,“我”实际上是在思考氢能的不利一面。毕竟,任何事情都有两面性。我一直相信事物的优点和缺点是相等的。你越是不能忽视优点,缺点就越明显。那么,我们不妨谈谈氢能利用的难以忍受的轻盈。
首先,以我们熟悉的氢燃料电池汽车为例:也许我们从很多渠道听说过氢燃料电池车的优势,比如快速加油,最终排放的产品只有水等。。。但在车云看来,氢燃料电池汽车很难算是一款完全的新能源汽车,因为它需要不同程度地依赖传统燃料汽车的基础设施建设,同时又无法独立于电动汽车技术而存在。对于氢燃料电池汽车来说,它还需要一个固定的氢燃料加注位置,就像燃料汽车需要一个加油站一样。由于氢气在中国是一种受控的危险化学品,普通人接触氢气的便利性实际上低于汽油。氢气控制之所以如此严格,是因为当空气中氢气的体积浓度在4.0%-75.6%之间时,当遇到远比汽油危险的火源时,就会发生爆炸。正是因为这种“延长寿命的方式”,氢燃料电池汽车无法像电动汽车一样让消费者在家完成充电过程,加油过程也无法由人监督,这与电动汽车相比无疑并不“新鲜”。
氢燃料电池堆(堆)其次,氢燃料电池汽车本质上是一种电动汽车,类似于电动……
两者都需要一个成熟的三电系统;不同之处在于,它将悬挂在电动汽车底盘底部的大型扁平电池组变成了几个不同体积的高压氢罐,并依靠燃料电池组通过化学反应将氢气转化为水和电,并利用产生的电力驱动车辆。因此,从工作原理来看,氢燃料电池汽车特别像增程电动汽车,只是该汽车动力系统中的汽油和发动机的增程部分分别变成了氢燃料电池车的氢罐和燃料电池堆。这也意味着,氢燃料电池堆的性能成为了这款氢燃料电池汽车的“性能瓶颈”。目前,现代汽车氢燃料电池汽车NEXO(下图)的氢燃料电池堆设计功率为120kW,丰田Mirai和本田Clarity的氢燃料细胞堆设计功率分别为114kW和100kW。
事实上,这个功率水平是目前氢燃料电池汽车的允许性能极限。如果你想提高氢燃料电池的功率,那么随后的重量和体积增加对这些产品来说是无法承受的。但最重要的是,由于目前的氢燃料电池堆技术严重依赖贵金属“铂”来进行氢气和氧气之间的化学反应,因此提高氢燃料电池组性能所带来的成本增加将是压垮氢燃料电池汽车的“最后一块砖”。因此,目前还没有所谓的高性能版本的氢燃料电池汽车提供给私人用户,这使得它看起来比传统的燃料汽车和电动汽车更接近于概念产品。
既然铂矿石谈论的是“铂”,那么我们可以谈论氢燃料电池汽车由于对这种金属的依赖而带来的不确定性。目前,铂的工业应用主要来自汽车尾气净化剂、燃料电池汽车、平板玻璃等行业。根据来自互联网的数据,2010年全球销售的245吨铂中,113吨(46%)用于制造汽车催化转化器。76吨(31%)用于珠宝;
其余35.5吨用于投资、电极、抗癌药物、氧传感器、火花塞和涡轮发动机。因此,如果燃料电池汽车开始大规模推广,只要基础燃料电池技术没有革命性的优化,就必然推高国际市场上的铂价格(与燃料汽车争夺铂),从而将我们对石油的依赖转向贵金属矿产资源。然而,铂矿在世界上的分布极不均衡。根据网络数据,南非占世界总铂储量的82.3%(目前已发现),因此这对那些矿产资源稀缺的国家来说真的不是好消息。
一种带有大型氢罐的燃料电池汽车。因此,目前氢燃料电池汽车确实无法成为一种独立的新能源解决方案。当它面对面挑战传统燃料汽车和新兴电动汽车时,它能给制造商、行业和消费者带来的好处微乎其微(事实上,没有人能在不依赖补贴的情况下通过制造和销售氢能源汽车获利)。然而,如果将其视为介于传统燃油车和新兴电动汽车之间的“填充”产品,其意义将更加明确。例如,我们经常抱怨传统燃油公交车和卡车造成的严重污染,但从技术角度来看,很难说服客户用电动汽车取代所有这些污染大户,因为珍惜时间的物流服务提供商没有慈善机构让你花宝贵的时间给拖拉机充电。
然而,如果用氢燃料电池技术来解决这个问题,理论上可以取得良好的效果:一方面,大型商用车的产品形态意味着它们对氢燃料电池的体积和重量不敏感,因此我们可以考虑采取对贵金属依赖性较小的技术策略;同时,加氢燃料方便,无需承担重型电池组的优势,这使得氢燃料电池拖拉机和公交车与纯电动汽车相比具有先天优势。同时,氢气作为一种优秀的储能介质的特性也意味着它比电力更适合分布式发电系统的储能需求。毕竟,如果储存技术得当,氢气可以像化石燃料一样可靠地储存,但电池无法做到这一点(它们会自然耗尽电力)。因此,在那些偏远地区,依靠氢气作为储能介质是一个非常好的解决方案。事实上,丰田和本田都会在必要时在其氢燃料电池汽车的规格中添加这样的条款(日本容易发生频繁的地震,很容易导致地区停电),氢燃料电池车可以用作小型能源站,产生的电力可以在一定时间内为一个家庭提供紧急电力。
事实上,在航空航天领域,直接使用氢气早已是一个成熟的案例。美国每次发射航天飞机时,都使用液氢和液氧燃料(比例为1:6)。与液氧煤油和偏二甲肼等传统火箭燃料相比,这种燃料的热值更高,比冲更大,因此这也是吸引我们使用氢能的重要因素。基于以上,车云想表达的是,氢能作为一种清洁能源形式,在发展过程中需要更加重视前端生产和流通环节带来的能源消耗和环境污染。如果为了生产清洁的氢气而浪费了大量的化石燃料,那就非常不足了。同时,在氢燃料技术的普及迭代过程中,不应将其与传统的化石燃料系统和更新的电力技术系统割裂开来。我们应该寻找机会升级传统能源系统,弥补电动系统的不足,比如嘈杂的蔚来“奶妈车”。如果燃料汽车的作用被燃料电池汽车所取代,也许整个事情看起来不会那么不一致。期待早日实现多元化和清洁能源社会,车云觉得自己还有机会看到那一天。
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