水氫汽車將是未來主力

在今年電車資源主辦的新能源汽車高峰論壇上,中國工程院院士楊裕生表示“純電動車未必是最終目標”。他認為,電動汽車要賣得出去,不論高速或低速,必須減少電池用量,提高安全性,降低車價;而不是片面追求長里程純電動、多裝電池,或拼命提高比能量、增加危險性。

2019年或許是新能源(含替代能源)汽車從一枝獨秀轉向多花齊放的起點。2018年底,《汽車產業投資管理規定》明確指出“純電動汽車投資項目是指以電動機提供驅動動力的汽車投資項目,包括純電動汽車(含增程式電動汽車)、燃料電池汽車等投資項目。”這意味著,以電動機提供驅動動力的汽車在未來將發揮舉足輕重的作用。

增程式方案解決電動車發展瓶頸

楊裕生院士通過對純電動車的技術現狀和瓶頸進行分析,認為增程式電動車可以解決純電動瓶頸的市場化方案。

首先,鋰電池技術原因造成電動汽車頻發燃燒。電動汽車起火的第一個原因是電池技術原因,主要採用了三元鋰離子電池。Tesla用三元電池,到前年年底燒車十幾輛。2018年特斯拉又燒5車,5月燒的ModelS兩車,3死1傷。三元鋰離子電池火勢蔓延太猛,來不及逃生、救援。楊裕生表示,目前三元鋰離子電池的檢測標準取消了動力電池針刺實驗項目,竟然允許在乘用車上敞開使用,甚至可在商用車上用,這是蠻幹。此外,電池正極上的氧化劑不同,發生熱失控的溫度不同,正極材料熱失控溫度越低,電池的安全性越差。楊裕生認為,三元正極電池安全性最低。中外車輛燃燒事故概率也說明,三元電池難脫干係。


水氫汽車將是未來主力


三元鋰離子電池安全性何以低於其它電池?楊裕生表示,電池組像汽油箱那樣,是一種含高能物質的部件;是電動汽車安全性問題的主要誘因。鋰離子電池中的電解液是用易燃的溶劑配製而成;正極氧化劑和負極還原劑只隔一層微米級厚的隔膜,內短路則生熱;為求高比能量,隔膜更薄,越易內短路。充放電時,電池內阻生熱;高功率時生熱更多;在達到一定溫度時,正極上的氧化劑易與電解液發生化學反應,尤其是三元材料還會分解出氧,在達到一定溫度時,正極上的氧化劑易與電解液發生化學反應,大量的化學反應熱容易造成熱失控,產生大量氣體,氣壓升高造成電池破裂、燃燒。

其次,不同的發展路線,安全與純電動里程矛盾的尖銳程度不同。目前,中國以長里程純電動車作為發展重點,帶來許多問題。長里程純電動車有五大焦慮:1.里程焦慮:需多帶電池,仍怕斷電;車重,不節電;夏熱、冬冷空調的用電嚴重縮短里程。2.安全焦慮:電池多,比能量又要高,危險性大,安全與里程矛盾尖銳。3.充電焦慮;充電樁要密,費錢要地,仍難符合要求。4.價格焦慮:電池用量大,車輛價格高,競爭力低。5.電池焦慮:電池壽命短於整車,第二三套電池要用戶另出錢。楊裕生認為,補貼停止後,里程越長、原補貼越高的車就越難賣出去。目前只宜做耗電少、安全與里程矛盾小的微小型電動車。

再次,補貼政策引導重金補貼長里程純電動車。目前,電動汽車補貼與純電動里程掛鉤,逼出“人造三元風”;補貼還與電池比能量掛鉤,誘出三元電池鎳用量增多,離開333,逐步走向523、622、811;能量密度越高危險性越大。在有些人的觀念中,純電動里程應該追趕燃油車,這就導致過度多裝電池,安全性於是下降。


水氫汽車將是未來主力


最後,電動汽車發展的主要矛盾是安全與里程的對立。現在,里程作為矛盾的主要方面,安全性作為次要方面,是頻發燒車的思想方法原因;也是造成發展路線、政策、技術發生問題的根源。楊裕生認為,新能源汽車發展路線和政策,誤導大用、急用三元鋰離子電池,激化了安全與里程矛盾。其後果是,電動汽車燒車事件頻發;車重,耗電多,實際排放重,背離了電動車節能減排宗旨。

基於以上幾個方面對純電動車的思考,楊裕生院士認為用增程技術解決純電動車五大焦慮,市場化最可行。

水氫機解決電動車安全與里程矛盾

水氫汽車是以水氫機模塊發電,給電動機提供驅動動力,進行增程或者直接驅動的汽車。它具有內燃機汽車一樣的續航能力卻沒有排放;具有傳統電動車的環保性和便捷性卻沒有充電難題;具有氫燃料電池汽車一樣的綠色動力卻沒有加氫難題。

水氫機模塊是專門為電動車研發的一套注重安全性、實用性和環保性的供電系統,由動氫模塊、燃料電池發電模塊及智能控制模塊組成,動氫模塊以甲醇水為原料進行催化重整制氫並提純,燃料電池發電模塊利用現制高純氫發電,智能控制模塊則實現在同一系統中即時制氫併發電,整個制氫發電過程均為電化學反應。具有體積小、壽命長、效率高、性能穩定、運行時間長、安全環保等特點。


水氫汽車將是未來主力


水氫機模塊在跟電動車配套應用過程中,除了可以作為動力源直接為電機供電外,還可以作為增程系統為鋰電池補電再給電機供電。

由於水氫機模塊在放電的過程中是勻速的,而汽車在行駛過程中會有峰值電流,為了保證水氫汽車的舒適體驗效果,水氫機模塊可以與鋰電池匹配使用。如何協調水氫機模塊與鋰電池的智能供電,從而使水氫汽車有極具競爭力的續航里程和成本優勢則是一個重要的研究課題。

水氫汽車的充放電功能是消費者關注的焦點,主要分為停車時、行車時和移動補電三種狀態。


水氫汽車將是未來主力


停車時,水氫機模塊自動切換為直流方式對電動車進行快充,充電功率可調,試驗階段為保證安全,設置的充電功率較小約4.5kW,達到滿電,接觸器會自動斷開連接,沒有過充的安全隱患。

行車時,動力鋰電池和水氫系統同時給車供電,SOC下降速度明顯變慢,續航歷里程增加,按照傳統燃油車50L水氫燃料(甲醇水混合溶液),可增加續航里程約450公里。瞬間提速時,電機需要電力急、大,水氫機和動力電池一起供電;電力需求正常時,以水氫供電為主;整車電力需求較少時(如慢行),水氫機可給電池回充電。

水氫汽車可在行駛中充電,增加續航里程,同時兼具移動補電車功能,可根據不同車型調整功率,給其他電動汽車充電。若遇上電動車急需充電,水氫汽車也可切換為通過直流充電口對外充電模式,可將水氫動力模塊的電能通過充電槍傳輸到其他電動車。

因此,水氫機在電動車上的應用解決了純電動車的五大焦慮。只要原料箱中有充足的水氫原料即可保證水氫汽車的續航能力,它還可有效緩解充電基礎設施覆蓋不足的問題,減少充電設施的投入。

小結

1. 電動汽車發展的主要矛盾是安全與純電動里程間的矛盾。

2.水氫汽車是以水氫機模塊發電,給電動機提供驅動動力,進行增程或者直接驅動的汽車,是未來的發展主力。

3.電動汽車要賣得出去,必須堅持節能減排的宗旨,並且解決好安全與里程的主要矛盾。可靠方法:大力發展水氫技術,用於各種電動車的增程。

水氫汽車將是未來主力


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