電動汽車是指以車載電源為動力,用電機驅(qū)動車輪行駛,符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。廣義上電動汽車分為純電動汽車(BEV)、混合動力汽車(HEV)和燃料電池汽車(FCEV)。混合動力汽車在發(fā)達國家已經(jīng)日益成熟,在電動汽車時代到來之前,混合動力型汽車只是一種過渡產(chǎn)品。因此,今天來談一談純電動汽車和燃料電池汽車。
對于這二者,BEV依靠電池里儲存的電能驅(qū)動,而FCEV則靠氫氣和氧氣發(fā)生化學反應轉(zhuǎn)換成電能驅(qū)動。所以它倆本質(zhì)的區(qū)別是BEV儲存電能,需要高能量密度的汽車電池,而FCEV制造電能,需要大容量的燃料氫氣(通過儲氫罐)。兩種技術從排放來說比傳統(tǒng)汽車都有很大的進步,F(xiàn)CEV最后的排放是水,BEV則沒有排放,算是打了個平手。下面主要從技術方面看看他倆的優(yōu)劣。
從續(xù)航上講,F(xiàn)CEV的續(xù)航里程一般都是400公里以上,和傳統(tǒng)的燃油車非常接近。而對BEV來說,更長的續(xù)航里程意味著更重更貴的鋰電池包。目前BEV里頭只有TeslaModelS的續(xù)航里程超過了400公里,但代價是重達1噸、貴到20萬人民幣的電池包。再加上深度放電會影響鋰電池壽命,也就是不能像傳統(tǒng)汽車那樣將油用干再加滿,所以實際續(xù)航里程比宣稱的還要低不少。雖然FCEV的價格目前更高,但從前景來說,同樣續(xù)航里程的情況下,F(xiàn)CEV的成本會低于BEV。
再從燃料/電能補充上講,F(xiàn)CEV的加氫是物理過程,3分鐘左右便可加滿。BEV的電池充電是電解反應,充電的時候需要控制否則會有副反應發(fā)生,目前快充是半個小時充滿80%,在將來很長一段時間內(nèi)比較難提高充電速度??焖贀Q電池的解決方案受制于電池質(zhì)量、所有權、電池型號等問題,可能對于公交車有更多幫助,對私家乘用車來說,前景比較渺茫。
FCEV相對于BEV有一個優(yōu)勢,就是其無需擔心虧電問題?;瘜W反應需要氧化劑、還原劑(俗稱燃料)和反應場所。鋰電池里頭的氧化劑、還原劑(分別是正負極)存放距離非常近,只有10?m多,即使不工作也會有自放電的電能損耗。而FCEV的反應場所和燃料可以物理隔離,和傳統(tǒng)汽油車類似,不啟動基本不會影響續(xù)航里程。
然而另一方面,F(xiàn)CEV的催化劑很貴,以燃料電池PEMFC為例,催化劑通常含有Pt,也就是鉑(俗名白金)。比黃金還貴的貴金屬,用來做催化劑實在是太肉疼了。更要命的是,這種貴重的催化劑,還會出現(xiàn)損耗。鉑在氣態(tài)硫氮氧化物(如一氧化碳,二氧化硫等)濃度以ppm為單位存在的情況下有嚴重的中毒情況,濃度高于百ppm中毒不可逆。我國目前的這種霧霾環(huán)境,意味著催化劑會不斷的被損耗。而PEMFC的催化劑載體碳,在放電狀態(tài)下很容易氧化造成結構坍塌,致使Pt的催化面積迅速減小并流失。
制約FCEV發(fā)展的還有加氫站基礎建設。雖然目前服務BEV的充電樁發(fā)展也比較慢,沒有很好的商業(yè)模式吸引資本,更多的是依靠政府推動的公用充電站以及各家車廠或4S店建立為自家車主服務的充電站。但同需要服務FCEV的加氫站相比,充電樁占地小,投資少,時間短,改造線路便可投入使用。而加氫站則需要重新規(guī)劃,占地大,投資多,時間長。所以加氫站在很長一段時間內(nèi)沒法到位,通過建設加氫站刺激FCEV的銷量目前來看非常不可行。
美國近年來在電動汽車領域十分重視,據(jù)報道,加州將計劃建設更多的燃料電池車的加氫站,電動汽車充電站的則將會全美鋪開以此來解決新能源汽車車主的加“油”的問題。截至2015年底,加州只有兩個出售氫燃料的加油站。而目前,加州加氫站的已經(jīng)達到20個,數(shù)據(jù)位居全美之首。美國加州燃料電池聯(lián)盟執(zhí)行總監(jiān)Elrick表示,“到2016年底,我們的氫燃料站預計將超過30個,這將極大地促進加州燃料電池汽車市場的發(fā)展?!爆F(xiàn)階段,加州市場共有兩款在售的燃料電池乘用車,分別為豐田Mirai和現(xiàn)代途勝。
加里福尼亞州的中期目標是建設100個氫燃料站。Elrick說道,“從一方面說,與分布在加州的13,000個加油站相比,這100個氫燃料站簡直是微不足道。但是,只要我們合理安排這100個加氫站的位置,絕大多數(shù)加州市民都可以在6分鐘內(nèi)到達最近的那個。”
與此同時,加州非營利性組織電力科學研究院能源利用總監(jiān)MarkDuvall表示,加州電動車充電基礎設施的建設仍在進行之中。“我認為我們已經(jīng)解決了很多插電式電動車充電的問題,但距離目標還有一定差距?!盌uvall還指出,需要在工作場所等公共區(qū)域建設更多的充電站。他表示,由于市政、公用事業(yè)及各相關部門負責的部分各不相同,因此到底是誰在建設這些基礎設施,以及這些設施到底屬于誰都并不重要。Duvall表示,“關鍵在于建設!我覺得對于駕駛員而言他并不關心這些系統(tǒng)是誰家建造,因為在他眼里這些基礎設施就是一個系統(tǒng)。而且我認為我們的工作還很不夠,這才是最為關鍵的挑戰(zhàn)之一?!?/p>
短期來看,以BEV和HEV為主的新能源汽車會慢慢進入良性循環(huán)階段,即更大容量的電池,更多的充電站和更多的銷量,彼此之間互相刺激提高增長。車廠將會推出越來越多的BEV和HEV車型,而消費者將會逐漸熟悉并習慣這些低排放新能源汽車。而FCEV由于續(xù)航里程以及加氫速度迅速的優(yōu)勢,車廠從長期來說會繼續(xù)投資FCEV。隨著技術的進步,石油儲量的不斷減少,也許在15年后,結合BEV和FCEV的優(yōu)勢燃料電池汽車將會出現(xiàn),讓我們拭目以待。
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