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电动货车 易获取但造价高 氢燃料前景喜忧参半
谢锐精 POST:2022-10-14 17:00 复制链接 看图
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【卡车之家 原创】从上世纪开始就有各种声音说,全世界的石油资源大概会在50年之后枯竭,随后这个时间虽然也在不断的刷新更改,但总的来看,作为一种短时间内不可再生的资源,还是存在枯竭的可能。

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kdcv4vhsvw11551.jpg 卡友提问:氢燃料车前途如何?

在这种背景下,各种替代能源不断被开发利用,包括天然气、甲醇、电力等。最近,氢燃料又成为风口浪尖的燃料。

真,取之不尽

"在太阳的大气中,按原子百分数计算,氢占81.75%。在宇宙空间中,氢原子的数目比其他所有元素原子的总和约大100倍。"

1766–1781年,亨利·卡文迪许发现氢元素,氢气燃烧生成水,拉瓦锡根据这一性质将该元素命名为 “hydrogenium”(“生成水的物质”之意,“hydro”是“水”,“gen”是“生成”,”ium"是元素通用后缀)。

19世纪50年代英国医生合信(B.Hobson)编写《博物新编》(1855年)时,把“hydrogen”翻译为“轻气”,意为最轻气体。

氢(Hydrogenium),是一种化学元素,元素符号H,在元素周期表中位于第一位。氢通常的单质形态是氢气,无色无味无臭,是一种极易燃烧的由双原子分子组成的气体,同时,氢气还是最轻的气体。

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氢在自然界中分布很广,生命之源的水,就是氢的“仓库”——氢在水中的质量分数为11%。在整个宇宙中,按原子百分数来说,氢也是最多的元素。据研究,在太阳的大气中,按原子百分数计算,氢占81.75%。在宇宙空间中,氢原子的数目比其他所有元素原子的总和约大100倍。

说句人话:这玩意儿不管在地球上还是宇宙中,都分布广泛。

高,能量密度

"吃的少,干得多,干活的理想选手"

说燃料,就必须说到能量密度。目前汽车卡车上用得最多的柴油、汽油、电池这3类能源,电池相比柴油来说,能量可以说是少得可怜了。

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上图的横坐标为质量能量密度、纵坐标为体积能量密度,锂离子电池处于最左下角,“性价比”小得可怜。

根据《中国制造2025》明确了动力电池的发展规划:2020年,电池能量密度达到300Wh/kg;2030年,电池能量密度达到500Wh/kg(换算一下是180万焦耳/千克)。但是,即便是500Wh/kg的能量密度,比起柴油42MJ/kg(兆焦耳/千克)和汽油,也只是不堪一提。何况电池的补能速度比起加油站的加油枪来说,简直是堪比蜗牛。

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然而,柴油相比起氢来说,又是小巫见大巫了。氢的能量密度非常高,达到120MJ/kg(兆焦耳/千克),是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍,

为什么火箭推进剂都喜欢用氢+氧来推动,因为这两者的组合下,总质量最小,放出的热量最多。而在汽车领域,5kg的氢可以让一辆小车行驶约600千米,非常厉害。

说句人话:氢是最顶用的,吃得少,跑得远。

难,难题多多

"提取很贵、储存很难、造价很高"

氢能源推广的难点是多方面的。首先,虽然来源广泛,但造价是个大问题。目前制氢是通过蒸汽甲烷重整(SMR)来生产的,原料依然来自化石燃料,只有4%的氢来自电解水。相比SMR,电解水价格昂贵,是化石能源制氢的两倍多。

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其次,存贮困难。液态氢比LNG(液化天然气)冷得多,液化和处理需要更多的能源。上面说过,5kg的氢可以让一辆小车行驶约600千米。但是,存储5kg的氢,居然要用100kg的罐子来装,这样看起来就显得很不划算。

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最后,两条腿走路的氢能源,对氢和燃料电池的要求都特别高。一方面要求氢的纯度要求高达99.999%,另外一方面膜电极和电堆的造价昂贵。这还不算,相关组件的耐久度也是个大问题。

而直接用氢来燃烧的氢内燃机则好一些,发动机主体结构基本和柴油、燃气机差不多,只需要将燃油系统的相关配件更换就大差不差了。

编后语

在传统化石燃料发展了许久的今天,氢作为后来者想在市场中分一杯羹,除了技术上的问题需要克服外,降低成本、提升耐用度、方便的补能环境,以及如何让消费者从观念上接受,才是更重要的。(文/朱鹏飞 资料来源:百度学术、知乎)

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