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发热高以及无污染 聊聊现代汽车氢技术

  纠错  2021/9/8 9:49:00  纠错 推荐指数: ★★★   加入收藏

氢,作(zuo)为化学周期表上(shang)排位第一的(de)(de)元素,对(dui)于人(ren)类来说至关重要。从人(ren)们最初接触这种极易(yi)燃(ran)烧(shao)、透明(ming)、无(wu)味的(de)(de)气(qi)体开始(shi),时至今日科学家们已经(jing)经(jing)历了超过200年的(de)(de)探(tan)索(suo),通(tong)过这漫长(zhang)的(de)(de)探(tan)索(suo),我们对(dui)氢的(de)(de)了解(jie)也越来越深,尤其是通(tong)过化学反应(ying)作(zuo)为能(neng)源这一点(dian)深受人(ren)们的(de)(de)关注(zhu)。作(zuo)为燃(ran)料(liao),它具有质(zhi)量轻、发热(re)高以及无(wu)污染(ran)的(de)(de)特点(dian),因此(ci)氢燃(ran)料(liao)成为大(da)家追捧的(de)(de)热(re)门技术。

在刚开幕的慕(mu)尼黑车(che)(che)展期间,在氢技术领域深耕已久的现代汽(qi)车(che)(che)集团再次(ci)带来关于(yu)氢能的未(wei)来愿景。

这次他们除了发布(bu)了一(yi)台(tai)全新(xin)的氢燃(ran)料电(dian)池(chi)概念车外,还带来(lai)了全新(xin)一(yi)代(dai)的氢燃(ran)料电(dian)池(chi)系统和相关氢产品。那(nei)么(me)废话少说(shuo),我们先从全新(xin)一(yi)代(dai)氢燃(ran)料电(dian)池(chi)系统说(shuo)起……

伊始·氢能源车是(shi)如何(he)行驶(shi)的?

想要(yao)(yao)了解全新一代的氢燃(ran)料电(dian)池(chi)系(xi)统,我们首先要(yao)(yao)知道(dao)氢燃(ran)料电(dian)动车是如何行驶的,这对于了解氢燃(ran)料电(dian)池(chi)系(xi)统至(zhi)关重要(yao)(yao)。

从这(zhei)(zhei)个(ge)简单的过程可(ke)以看出(chu),氢能(neng)源(yuan)车工作有(you)几(ji)个(ge)重要的部分,一(yi)个(ge)是(shi)“发动机”,一(yi)个(ge)是(shi)氢气的供(gong)应,这(zhei)(zhei)个(ge)过程看似简单,但实现并非易事。

发(fa)展·氢能源(yuan)车的“发(fa)动机”——燃料电池(chi)堆

我们上面提(ti)(ti)到的(de)“发动机”实际(ji)上在氢燃(ran)料(liao)车(che)里(li)(li)有自(zi)(zi)己专有的(de)名词(ci)——燃(ran)料(liao)电池堆,它是(shi)氢燃(ran)料(liao)汽(qi)车(che)的(de)核心。燃(ran)料(liao)电池堆工作时(shi),车(che)辆自(zi)(zi)带的(de)储氢罐会提(ti)(ti)供高压氢气,经过多(duo)级降压(一般是(shi)两级)后,氢气和空气里(li)(li)的(de)氧气进行化学(xue)反(fan)应,并产生电能。

以现代现款的(de)NEXO为例,它的(de)燃料电(dian)(dian)(dian)池堆是由440个(ge)单格电(dian)(dian)(dian)池组成,一个(ge)单格电(dian)(dian)(dian)池又由电(dian)(dian)(dian)极(ji)膜、金(jin)属分离(li)板等(deng)部分组成。

从理论上看(kan),氢(qing)燃(ran)料(liao)电池(chi)系(xi)统并(bing)不(bu)复杂(za),它(ta)就是(shi)(shi)我们初中化学电解水(shui)的(de)(de)逆反(fan)应(ying),但其中有很多技(ji)术难题。首先是(shi)(shi)燃(ran)料(liao)电池(chi)堆栈(zhan)体积过大(da)的(de)(de)问题,小(xiao)型化一直是(shi)(shi)这(zhei)类系(xi)统当下(xia)追求的(de)(de)重点,第(di)二是(shi)(shi)质子交换膜的(de)(de)问题,其生(sheng)产制造都需要很高的(de)(de)技(ji)术支(zhi)持(chi),第(di)三就是(shi)(shi)复杂(za)工况(kuang)对系(xi)统的(de)(de)影响问题,比如低温启动等等。

最后大家担忧的寿(shou)命问题,氢燃料电池系统(tong)在使用寿(shou)命上确实表(biao)现(xian)很差,第一代车型的寿(shou)命大概只有3万(wan)公里,直到第二代产品也(ye)就是(shi)Nexo才有所好(hao)转,其寿(shou)命大概在16万(wan)公里。

成果·氢(qing)之日(ri)带来的(de)最新系统

在现代(dai)氢(qing)之(zhi)日上,现代(dai)带(dai)来的(de)全(quan)新氢(qing)燃(ran)料(liao)电池系统(tong)就是继Nexo之(zhi)后的(de)换代(dai)技术。整个(ge)技术的(de)核(he)心在于(yu)对(dui)氢(qing)燃(ran)料(liao)电池系统(tong)进行了升(sheng)级。主要表现在下面(mian)几个(ge)方面(mian):

第一是小型化。相(xiang)比Nexo上搭载的(de)氢(qing)燃(ran)料电(dian)(dian)池系统(tong),全新一代的(de)氢(qing)燃(ran)料电(dian)(dian)池堆栈在(zai)体积上缩小了(le)30%。

据悉,虽然第三代堆(dui)栈有(you)乘用和商(shang)用之分,但它们支持相互匹配,比如在(zai)现代的规划(hua)中,小型客车(che)可(ke)能(neng)会搭配一(yi)台(tai)(tai)商(shang)用车(che)燃料(liao)电(dian)池堆(dui)栈+一(yi)台(tai)(tai)乘用车(che)燃料(liao)电(dian)池堆(dui)栈,而对于载货(huo)量(liang)更大的货(huo)车(che)则可(ke)能(neng)使用两台(tai)(tai)商(shang)用车(che)燃料(liao)电(dian)池堆(dui)栈,总的来说不同功(gong)率的氢(qing)燃料(liao)电(dian)池系统如同乐(le)高一(yi)般(ban)可(ke)以随意组装。

第(di)三个(ge)也就是最后(hou)一个(ge)是降(jiang)低成(cheng)本。现代采用的(de)(de)方法(fa)是通(tong)过材料升(sheng)级来(lai)替换原来(lai)燃料电(dian)(dian)池(chi)堆栈里面(mian)的(de)(de)昂贵材料。其(qi)效果对(dui)于成(cheng)本来(lai)说是立竿(gan)见影的(de)(de),根据现代的(de)(de)统计,第(di)三代燃料电(dian)(dian)池(chi)堆栈价格相(xiang)比第(di)二代可以(yi)降(jiang)低50%以(yi)上(shang),而(er)他(ta)们的(de)(de)目标是在2030年(nian),让(rang)氢燃料电(dian)(dian)池(chi)车(che)(che)媲美纯电(dian)(dian)动(dong)车(che)(che)。如果这两(liang)种(zhong)达到平衡,对(dui)于5分钟就能完(wan)成(cheng)加氢操作的(de)(de)氢燃料电(dian)(dian)池(chi)车(che)(che)来(lai)说无疑更(geng)有吸引(yin)力。

小结:

现(xian)代(dai)最早的(de)量产氢(qing)燃料电(dian)池系统曾搭载在途胜上,当时(shi)(shi)获得(de)了(le)2015年的(de)沃德十(shi)佳,不过对于(yu)这(zhei)(zhei)种过于(yu)前卫的(de)技(ji)术(shu),消(xiao)费(fei)者并不买单(dan),当时(shi)(shi)也氢(qing)燃料电(dian)池版(ban)本(ben)的(de)途胜也多作为租赁车辆使用;真(zhen)正让大家了(le)解现(xian)代(dai)氢(qing)燃料技(ji)术(shu)的(de)是Nexo,这(zhei)(zhei)台车凭(ping)借全新的(de)氢(qing)燃料电(dian)池技(ji)术(shu)获得(de)了(le)2019年的(de)沃德十(shi)佳,评(ping)委甚至给出(chu)了(le)“通往未来的(de)时(shi)(shi)光机器(qi)”这(zhei)(zhei)样个评(ping)价(jia)。

这次发(fa)布的(de)(de)全(quan)新一代氢(qing)(qing)燃料(liao)电(dian)池系统(tong)虽然(ran)还(hai)处于(yu)研(yan)发(fa)阶段,但从(cong)发(fa)布的(de)(de)信(xin)息和(he)实物来看(kan),全(quan)新一代针(zhen)对之前(qian)氢(qing)(qing)燃料(liao)电(dian)池系统(tong)的(de)(de)痛点都进(jin)(jin)行了全(quan)面的(de)(de)升(sheng)级(ji)和(he)改进(jin)(jin),同时(shi)随着氢(qing)(qing)燃料(liao)电(dian)池系统(tong)成本的(de)(de)降(jiang)低,人们对于(yu)这种(zhong)“未来科技”的(de)(de)接纳(na)会越来越高(gao)。当然(ran)产品固然(ran)重要,基础设施(加(jia)氢(qing)(qing)站、制氢(qing)(qing)站)更是关键一环,只有保(bao)证基础设施的(de)(de)完备,才能更好的(de)(de)促进(jin)(jin)氢(qing)(qing)技术的(de)(de)发(fa)展。

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