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        氫燃料電池汽車相比電動汽車,有哪些優劣勢?

        燃料電池是個挺大的坑。電動汽車充電樁廠家,國冀普瑞歡迎咨詢

        首先燃料電池不是什么新技術,前前后后全世界搞了50年了,小布什在任期間還強推過。但成果遠遠稱不上成功。

        直到這次豐田Mirai,我剛看到新聞和設計圖的時候簡直驚呆了也興奮不已,終于看到一款集合了整個領域先進技術的可靠的產品出來。但豐田沒有公開其核心部件(比如質子傳導膜)的詳細情況,人們也無從判斷究竟這次的燃料電池相對以前的那些,在改進上是否是從核心都改了,還是僅僅只有系統性的改進(也許公開了技術但我沒搜到)。我想就我的理解,為大家分析一下這次Mirai的高超之處。

        1. 陰極的創新。
        這個絕對是神來之筆,所以也被放在廣告的第一條。3D立體精細流道很好地解決了燃料電池中水管理和氣流沖突的問題。

        2. 電解質薄膜做得更薄,氣體擴散性能提升。
        這個豐田說得比較含糊,不知是我沒搜到還是有意保密。電解質薄膜可以說是燃料電池的核心部件,傳統的燃料電池用的是Nafion膜,通過水來導質子。后來也有很多運用磷酸,硫酸或者離子液體的膜被研發出來,各有優缺點,這方面的文章汗牛充棟,但成品都集中在實驗室,貌似沒聽說有啥實際應用的。我很期待看到有除了Nafion膜之外的技術被用上。廣告只提到了膜更薄,也沒說多薄。這個膜肯定是越薄越好,但太薄就容易破。所以基于這條廣告,我猜要不是杜邦Nafion膜的生產工藝提高了可以做的更薄了,要不就是換成更結實的膜材料了(PBI一類),那么意味著導電機理都變了。電動汽車充電樁廠家

        3. 催化劑處于超激活狀態。
        限制燃料電池應用的最大問題就是催化劑。Pt催化劑太貴,容易中毒,可是其他的催化劑不爭氣,性能差了好多。所以常用的方法是把催化劑材料做成納米級的顆粒,用最少的催化劑做出最大的效果。這次八成是通過鉑鈷合金和納米顆粒的方法,降低了90%的鉑需求(雖然不清楚這90%是跟誰比的)。這方面的文章也有過很多了。

        4. 氫氣儲存罐。
        又一個神來之筆。通過對罐體受力區域的模擬,用最少的纖維做出最大的安全性。相信不少人反對燃料汽車的重要理由就是帶著個高壓氫氣罐不安全。我個人相信罐體本身肯定是安全的,就算著火了也不太可能爆炸最多是大口噴火。我作為一個力學的外行,比較擔心閥門的質量。雖然廣告說一旦出現問題,罐體會自動切斷閥門之類,但對汽車這種東西來說,多一個功能和部件就意味著多一點壞的可能性。我只是覺得,閥門和管道承受著巨大的壓強,會不會在幾年的顛簸使用或者輕微碰撞后漏氣呢?期望有內行為我解答。

        Mirai確實是燃料電池領域集大成之作。但燃料電池本身的問題還是無法克服。不考慮氫氣制備運輸之類的問題,其他最重要的幾個:

        1. 燃料電池運行沒有尾氣,但是會灑水!想象一下一邊開車一邊漏水吧。電動汽車充電樁廠家

        2. 燃料電池永遠是需要預熱的。對于習慣了扭藥匙就開車的我們來說,是否可以適應5-10分鐘的啟動時間呢?

        3. 燃料電池是個極其復雜的裝置,遠比鋰電池和內燃機復雜。這個電池本身需要考慮和控制的因素太多了,包括溫度,排水,氣流等等。這么復雜的一個裝置在日常粗獷的使用中能撐多久是個問題。雖然實驗室里的高分子燃料電池可以使用至少7000多個小時了,但實際情況不難想象肯定會短很多。

        雖然我個人看衰燃料電池,但我不敢說自己對。給我博士畢業答辯的是一位在英國數一數二的電池方面的專家,燃料電池,鋰電池,微生物發電等等都做,答辯的最后一個問題就是問我對燃料電池有沒有信心。我很直接地回答沒有信心,我更看好鋰電池。然后他說完全不同意我的觀點。鋰電池已經到了瓶頸,而燃料電池還有很多東西沒有嘗試,很多研究成果沒有應用上去。

        個人觀點總結:

        1. 燃料電池當然更好,優點要多少有多少,但也更加復雜。就算不考慮成本和技術問題,要讓一個如此復雜的,包括氣體液體和各種易碎精密結構的裝置大批量應用,需要大量的時間和努力。

        2. 鋰電池毫無疑問已經到了瓶頸,現在的工作都在電極上的改進提高能量密度,不大可能成倍提高性能了。

        3. 目前使用的化石能源過分地好用了,能量密度極高。電池從理論上就不可能達到同樣的性能。也許并不是科技發展慢,而是人們已經被寵壞了呢?包括我,也許大家都在評價新能源技術的時候選錯了對比標準呢?電動汽車充電樁廠家


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