看了很多回答,也参与过许多讨论。
其实燃料电池和储能电池的优劣大家已经说的差不多了,各有优劣。
如果单从技术线路上来讲,那燃料电池必然有一席之地。
但是把这事限制在中国,情况就不一样了,你得从国家能源战略上来考量。
现实情况下,氢气的制备是通过裂解天然气获得的,并不是电解水,二者成本相差几倍。而中国天然气处于一个缺乏的状态,并不是很充足。
中国的能源系统里最厉害的是什么,是电力系统,国家电网统筹了全国最大的能源系统。所以,从规划上来讲,电动车,就是分布式的储能电站。
纵使你燃料电池有千般好处,但是我没有燃料,这玩意对我来说就是废的。
日本为什么那么热衷于搞燃料电池,那就是因为缺电啊!福岛之后,日本的电力产生了很大的缺口。但是氢气是可以进口的,或者进口天然气也可以。
所以,从国家的角度来讲,电动车才是真正想要的。
当年马斯克嘲讽丰田的fuel cell是fool cell,不到十年电动汽车都已经续航六七百公里了
在学校做过一个氢燃料电池电动原型车项目,算是知道一点技术难处,以前也是燃料电池的狂热粉丝,终极方案的坚定支持者,趟过无数坑,付出了很多精力
一个原型车的动力系统,1kW的质子交换膜电堆(差不多像上图,尺寸大概30cm *15cm *30cm),利用风扇风冷,是外购的,价格约1万元,主要成本在于催化剂铂
搭建台架难点在密封性,氢气算是危险气体,从气源经过减压阀再到电堆,每一处都有密封性要求,搭完测一下,漏的地方重来
因为电堆的特性,与之配套的附件控制要求很高。即使是实验室测试极化曲线,也有许多问题考虑,比如氢气和空气的流速控制,快了氢气利用率不高,慢了导致水淹现象,还要考虑气体流动的迟滞性
零部件价格贵,国产化程度不高,像高压气瓶(碳纤维缠绕)、减压阀等等,还有一个部件是氢气循环泵,因为流过电堆的氢气不可能100%反应完,可以通过循环泵回收利用,但是这个东西太贵,当时也没买
车载电堆的避震,尤其是石墨双极板,非常脆。车上的运行环境极差,震动会将电堆的性能急速降低甚至直接报废,小心对待,非常娇贵
这些都是做实验室原型车遇到的问题,真正产业化量产时遇到的困难简直不敢相信
但是这些在2010年上海世博会时都不是问题,作为示范项目本应该只上少量燃料电池汽车运行,后来群众反应热烈,临时加增车辆
世博会期间共有196辆燃料电池汽车参加运行,其中燃料电池轿车90辆、燃料电池公交车6辆、燃料电池观光车100辆。
尤其是公交车,负载大,频次高,经历过该项目的师兄当年白天在宾馆维修部件,晚上给公交检查问题更换零件,终于把世博会熬过去了
产业化需要周围的部件水平跟上,一套电堆系统那么多零件,耐久和寿命是关键
配套的基础设施就是加氢站,全国第一个加氢站就是2007年在上海安亭汽车城建的
但是后来很长的一段时间全国还是只有一家,因为建立一个加氢站的成本是上千万级别,而对比电动车的快充桩是万元级别。还有土地的审批、周围建筑的考察、居民的同意等等
安亭这个加氢站也不对外开放,只针对上汽和周围研究所实验车辆
现在的大部分加氢站建立后,氢气来源是靠20MPa的氢气管束运输车运送至加氢站,每辆车运输能力在300kg左右
一般运输车会停放在加氢站,只有在有加氢需求时才通过压缩机二级或三级压缩后输进车辆储氢罐
这里有几个细节:
1、低压(20MPa)储存成本低,所以用时才压缩;
2、国外(比如丰田Mirai)储氢罐70MPa,国内现在也能做到,但大部分还是35MPa,碳纤维缠绕储氢罐的技术限制;
3、20MPa压缩到80~90MPa(针对70MPa储氢)或者40~45MPa(针对35MPa)使用薄膜压缩机多次压缩才能完成,而且薄膜压缩机大部分依赖进口
燃料电池汽车还有很长的路要走,未来燃料电池用于车载还需克服降低铂催化剂用量、改善低温启动性、延长使用寿命、提高国产化等等课题
而现在纯电动汽车几乎是大势所趋,续航不是瓶颈后国家也在推动新基建,充电桩就是之一,相信5年后车桩比例能变得更合理
中国汽车的下一个五年会更好