氫燃料電池汽車和純電動汽車,誰將引領產業趨勢?

近日,我國總理參觀了日本北海道的豐田新能源工廠,有一款車讓總理看到後讚不絕口,他就是豐田的Marai,全球首款量產的氫燃料電池汽車。

氫燃料電池汽車和純電動汽車,誰將引領產業趨勢?

▲上圖為豐田氫燃料電池車Mirai

豐田將氫能定位為“未來的清潔環保能源”,並認為氫燃料電池車是對社會貢獻度極高的“終極環保車”。於此同時,日本首相安倍晉三也親自為豐田Marai代言。

反觀國內,很多車企把純電動汽車領域,也取得了不俗的成果。

那麼這兩個發展新能源汽車的思路,誰將會引領行業潮流呢?下面我們具體分析一下。

動力系統的組成

從目前的發展狀況看,兩者的動力系統決定了他們的續航里程,決定了車內的乘坐空間,也決定了車企發展的方向。

1.純電動汽車

從目前的發展情況來看,純電動汽車的動力系統主要是動力電池+電機的組合形式。當下流行的動力電池是正極為鎳鈷錳的三元鋰電池,由上千個電芯經過包裝整合組成電池pack。

▲上圖為純電動汽車內部構造圖

如上圖所示,電池pack一般懸掛在汽車底盤下邊,為純電動汽車續航提供能量,目前一個pack所攜帶的電量普遍小於90Kwh。

現在用的電機一般是交流感應電機,這種電機比較小,但是能輸出比較大的功率。還有一種電機是輪轂電機,能耗比較小,但受限於成本,並未普及。

2.氫能汽車

目前的氫能汽車,它的動力系統主要是電動機+燃料電池+儲能電池+儲氫罐的組合形式。和純電動汽車相比,它的動力系統要複雜的多,電機基本相似,我們只討論電池和儲能裝置。

我們可以把氫能汽車上的電池分為兩種,一種是通過加氫燃料產生電能的,另一種是儲備電能的,前一種稱為燃料電池,後一種稱為儲能電池,這兩種電池必不可少。

氫燃料電池汽車和純電動汽車,誰將引領產業趨勢?

▲上圖為氫燃料電車的內部構造圖

通俗地講,燃料電池是一個開環系統,他需要不斷的的補充燃料---氫化物,我們也可以稱為燃料電池反應堆。

相比之下,儲能電池是一個閉環系統,它的作用就是儲能和充放電,當然三元鋰電池也可以用作儲能電池。

除此之外,最重要的就是上圖中黃色的儲氫罐了,儲氫罐的作用是存儲燃料的,所以體積也比較大。

對比兩者的動力系統組成,我們發現氫能汽車比純電動車複雜太多了,純電動汽車的技術要更成熟一些,就動力系統的安全性來講,沒有燃料電池反應堆的純電動汽車更安全。就動力本身來講,氫能汽車的能量供給則會更好。

兩者發展遇到的技術瓶頸

到目前為止,這兩者的發展都不同程度的遭遇瓶頸,純電動汽車的瓶頸就在於鋰電池技術的突破,這是一個世界性難題。

氫燃料電池汽車和純電動汽車,誰將引領產業趨勢?

▲上圖代表動力電池能量密度急需突破

如上圖所示,影響純電動汽車最大的因素就是續航里程和充電的便利性,充電便利性屬於基礎設施,我們可以慢慢改進,但是續航里程呢?反映到動力電池上就是能量密度,以及鋰電池材料的選用。

目前氫燃料電池車的問題就是整套系統過於龐大,與燃油車和純電動車相比都毫無優勢。

與此同時,氫能汽車無法儲存液氫,儲氫罐裝的通常都是金屬氫化物,其密度只有汽油的1/3,要達到汽油車的續航,儲氫罐的體積是油箱的3倍。

而且燃料電池、儲能電池、電動機這些動力系統的體積並不比發動機+變速箱的體積小多少。所以氫燃料電池車要解決的問題是:提高儲氫罐的能量密度、壓縮燃料電池的體積。

政策支持 兩條腿走路

在中國,為了提倡節能減排,國家從2013年之前國家就對新能源汽車進行補貼,每年都會根據市場狀況出臺新能源汽車補貼標準,一直持續到現在。氫能汽車的補貼也一直都有,發展緩慢完全是因為自身還不夠成熟。

氫燃料電池汽車和純電動汽車,誰將引領產業趨勢?

▲上圖寓意政府出臺補貼政策

在日本,自1998年就開始實行的“CEV補貼”(即清潔能源汽車補貼),補貼規則、車型和預算由日本下一代汽車振興中心每年根據市場情況進行調整。目前日本的氫氣站的成本約為240萬美元,日本政府為企業提供50%的安裝費用補貼。

此外,美國、德國、荷蘭、挪威等國家為了發展新能源汽車也都出臺了相應的氫能汽車補貼政策。

基於此,我們可以發現,其實各國對於氫燃料電池汽車的鼓勵政策一直都有,沒有任何歧視,發展新能源既要發展純電動汽車,也要發展氫能汽車。

由此可見,其實新能源汽車誰能笑到最後,只取決於一個因素——能量密度,再準確一點就是整套動力系統的能量密度。從目前來看,純電動汽車技術更加成熟,氫能汽車卻昭示著未來發展方向。


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