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丰田MIRAI来华实证实验,氢能源车还远吗?

时间:2017-12-04

每种新事物出现之前,总会遭受质疑。

历史上,第一个发现能量守恒定律的德国青年迈尔,1842年他写的论文被当时德国权威退回。心中郁闷加上其他方面的打击,被送进精神病院,直到1853年能量守恒定律被世界公认,方才重获自由。

1814年,美国工人斯蒂芬发明了蒸汽机车,有人讥笑它不如马车好,说它声音让牛吃不了草、产不了奶,鸡鸭也因为受惊下不了蛋。直到1886年卡尔奔驰发明了汽车之后,才发现这个趋势是正确的。

近在眼前也有同样案例。电子商务刚诞生时曾不被实业家们看好,但当马云成功之后,电商平台不仅局限于小综商品,更扩大到新车、二手车业务。

每个时代下都会催生出全新的事物。眼下,全球能源和气候环境的变化让已经发展了百余年的汽车产业迎来了拐点。全世界都在积极探索新的动力能源,而氢燃料由于排放产物只有清洁的水,被认为是在环保性、能效方面代替内燃机的最终解决方案。

当然,就如同文章开头所言,这种对于普通消费者而言全新的动力能源形式也正在经历从被提出,到被质疑,到最终被接受的过程。

或许对于大部分普通消费者而言,对氢的概念仅停留在小时候路边商贩兜售的各种卡通“氢气球”。

实际上,从二战时期,氢能源就开始用作火箭液体推进剂使用;1970年美国“阿波罗”号登月飞船的起飞火箭也是使用氢作为燃料。时间更近一些,超音速飞机和远程洲际客机中以氢作为动力燃料已经进行了多年的研发。

而在民用汽车领域,氢燃料电池车实际上也已经是一项趋于成熟的技术。全球最大的汽车制造商之一丰田汽车早已开始探索氢能源作为汽车动力的应用,并于2014年正式推出全球首款量产氢燃料电池车MIRAI,并已经在日本、美国及欧洲发售。今年10月底,丰田正式将MIRAI带到中国开展实证实验项目,为今后的市场导入做前期准备工作。

氢燃料电池车之所以被誉为汽车动力“最终方案”,得益于它来源多样化、使用安全、供电能力强等特点。

氢能源获取简易 安全有保障

最简单的制氢方法就是电解水。水+电能=氢气+氧气+热量。中国水力资源丰富,利用水电发电,电解水制氢有着良好的发展前景。太阳能、风能及海洋能等可转化为电能进行点击水制氢,而氢可以作为中间载能体来调节,贮存转化能量。

煤炭作为中国主要能源形式,也可以通过焦化或气化的方法制成氢气。此外,通过天然气和轻质油制氢也被认为是一种可行的方法,其反应式为:CH4+H2O→CO+H2。

除了上述方法以外,动物粪便和生活垃圾中也有相应方法可以提取氢气。因此,氢能源的获取是相当简易的。

普通的氢气拥有易挥发,不易爆炸的特性,在运输途中的危险性非常小。而将其压缩后装入“储氢瓶”中,电磁阀、安全阀、溢流阀、热熔栓、手动截止阀、温度传感器、压力传感器等辅助安全装置,不仅可以有效地解决氢气泄漏问题,还可以极大程度降低汽车剧烈碰撞时发生氢气爆炸的可能。

以丰田的Mirai燃料电池车为例,其车内的两个储氢瓶可承受700个大气压(一个大气压为1.01*10^5帕)的压强,其制作材质甚至可以经受轻武器的射击,在一般的汽车事故中储氢罐可以说是非常安全的。

在11月初举行的中韩汽车产业发展研讨会中,专家展示了一些燃料电池车与传统燃油车的点火测试对比。氢燃料电池车感知到火灾的威胁,氢气可以在非常短的时间内瞬间喷出,这种非常高压的状态下瞬间放出,会产生灭火的效果。但汽油车在45分钟之后被烧尽。

而在碰撞试验中,以时速80公里的高速环境追尾冲撞安装了储氢罐的车尾,以及时速50公里冲撞装备电机的前方位车头, 在发生碰撞之后氢燃料电池汽车能很快做出认知,然后迅速降低电压,以保证不会产生漏电以及火灾。

氢能源效率高 拓展应用更广

据了解,氢燃料电池的发电效率理论值为85%。而当前汽车中内燃机的最高效率为丰田第八代凯美瑞上那台2.5L发动机,热效率为41%。与燃料电池相比,后者仍然有些捉襟见肘。

相比上述所有的特点,氢能源的环保特性是它成为“终极方案”的关键因素。氢燃料电池汽车(FCEV)最大的优势之一就是其排放的是液体水气。而且氢能源的来源、制造和使用过程中,均可实现污染物低排放甚至零排放。也就是说,FCEV的到来,将对空气质量和生态环境带来改善。

虽然当前氢燃料电池车的普及度很低。但业界对这类车辆已经有了进一步的功能开发,比如可以将其作为电能来源,当家中或一些建筑停电时,FCEV就可以作为发电机使用,供给电能。

以丰田MIRAI为例,如果装满燃料,对于一般家庭的独栋别墅,它基本可以满足两到三天的用电需求。

国内基础设施普及已启动

眼下,丰田Mirai燃料电池车也已经在常熟研发中心进行了实证。接下来,它与大规模普及之间只差了基础设施。

好消息是,全球都开始建设基础设施了。日本预计2018年建成120座加氢站,德国在2030年将建成超过1000座加氢站。而中国也同样已经将氢燃料电池车作为汽车“终极方案”看待,并且基础设施建设已经被提上日程。

根据规划,上海与北京将成为普及基础设施的先行者。其中,今年9月份上海市科委发布《上海市燃料电池汽车发展规划》(下简称“规划”),为推进我国燃料电池汽车商业化发展,制定了近期、中期和长期目标。近期目标(2017-2020年)阶段,建设加氢站5-10座、乘用车示范区2个,运行规模达到3000辆,积极推动燃料电池公交、物流等车辆试点。

中期目标(2021-2025年),建成加氢站50座,乘用车不少于2万辆、其它特种车辆不少于1万辆。

长期目标(2026-2030年)。实现上海燃料电池汽车全产业链年产值突破3000亿元,带动全国燃料电池产品的多元化应用。在示范运行与推广层面,最终形成以上海的燃料电池汽车产业链和价值链辐射全国,带动未来社会能源和动力转型。

随着人们逐渐对氢能源的理解加深,会发现它是一种比电能更优质的能源。实际上,消费者已经接受了从燃油车到电动车的心态转变,而当氢能源来临时,下一轮的理念转变也将不再是障碍。

而丰田汽车对外开放的5000多项燃料电池车专利及其在常熟进行的实证实验则将帮助中国燃料电池汽车产业形成“众人拾柴火焰高”的良性发展局面。细数一下,“规划”中提到的“中期目标”离今天也不过3年多的时间,“2万辆乘用车”的规划一旦实现,意味着每天都能在街头看到氢燃料电池车的身影。其数量的增速也将由慢至快形成指数形态的增长。燃料电池车的未来即将到来。


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