鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:915次 | 2019年06月19日
氫燃料電池汽車依然有未來
6月10日,轟隆隆一聲巨響不僅撕破了挪威首都奧斯陸郊外的寧靜,可能還會(huì)影響全世界新能源汽車的未來前景。
這是全球范圍內(nèi)發(fā)生的第一起加氫站爆炸嚴(yán)重事故。
根據(jù)相關(guān)媒體報(bào)道,此次爆炸威力極為巨大?!氨ㄍο喈?dāng)于一輛坦克發(fā)射炮彈的威力?!币晃慌餐?dāng)?shù)氐南廊藛T這樣形容加氫站爆炸時(shí)的威力。據(jù)了解,加氫站的強(qiáng)烈爆炸雖然沒有直接造成人員傷亡,但沖擊波引爆了附近一輛非燃料電池車的安全氣囊,造成車內(nèi)兩名乘客受輕傷。事故發(fā)生后,挪威當(dāng)?shù)叵啦块T不僅關(guān)閉了加氫站所在的交叉路口,還在現(xiàn)場方圓500米外設(shè)置了安全區(qū)。
爆炸發(fā)生后,豐田和現(xiàn)代都宣布暫時(shí)停止在挪威的氫燃料電池車型銷售,直到事故原因確定后再恢復(fù)運(yùn)營。對(duì)于氫燃料電池安全性的擔(dān)憂,再一次成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。
目前,在氫燃料電池汽車應(yīng)用層面,豐田和現(xiàn)代是處于領(lǐng)先地位的兩家公司。2014年,豐田發(fā)布了全球第一輛量產(chǎn)氫燃料電池汽車Mirai,續(xù)航里程可達(dá)500公里,而補(bǔ)充氫燃料僅需約3分鐘,使用體驗(yàn)已經(jīng)接近傳統(tǒng)燃油車,而幾乎做到了零污染——車輛排放只有水。與此同時(shí),韓國現(xiàn)代汽車也研究燃料電池汽車20多年,旗下的氫燃料電池汽車NEXO目前也已經(jīng)在韓國、美國、英國等多個(gè)國家銷售。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
除了豐田和現(xiàn)代,寶馬、通用等不少廠商也在研究氫燃料電池技術(shù),包括中國也在鼓勵(lì)這項(xiàng)技術(shù)的研究與應(yīng)用。作為新能源汽車主要技術(shù)路徑之一,氫燃料電池汽車在《國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《中國制造2025》《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》等重要戰(zhàn)略綱要中,均被確認(rèn)要大力發(fā)展。
能量密度大、加氫速度快、續(xù)航里程高……由于具備種種優(yōu)點(diǎn),氫燃料電池目前被視為最具前景的新能源方式。不少海外試駕Mirai的媒體都曾經(jīng)這樣評(píng)價(jià):Mirai完全不會(huì)像內(nèi)燃機(jī)一樣嗡嗡作響;而且更重要的是,燃料電池對(duì)環(huán)境排放完全無污染,因?yàn)樗ぷ鲿r(shí)的唯一排放就是H2O,也就是水。如果催化裝置足夠干凈的話,這些水是可以喝的,或者灌溉花花草草也行。
看起來很美的背后,從其誕生那一天開始,對(duì)氫燃料電池汽車安全方面的擔(dān)憂也從未消失過。相當(dāng)一部分人并不看好氫燃料電池,就是因?yàn)橹圃臁⑦\(yùn)輸和儲(chǔ)存氫氣環(huán)節(jié)存在的安全隱患。
盡管這是汽車加氫站的第一次爆炸,但在人類應(yīng)用氫氣的上百年歷史中,已經(jīng)發(fā)生過無數(shù)次爆炸——82年前、1937年5月6日,興登堡號(hào)飛艇在一場災(zāi)難性事故中被大火焚毀。這艘長達(dá)245米的巨大飛艇僅花32秒的時(shí)間就被燒的一干二凈,造成36人喪生火海,而主要原因正是因?yàn)樗捎玫氖菤錃狻?/p>
氫處于液態(tài)時(shí),能量密度比汽油高三倍,但它同時(shí)也是一種易燃易爆、有相當(dāng)大危險(xiǎn)性的物質(zhì)。與用明火都很難點(diǎn)燃的柴油相比,氫在濃度4%到74%的條件下均可能爆炸——注意,是爆炸,而不僅僅是點(diǎn)燃!
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
而氫爆炸的威力又相當(dāng)巨大,僅僅一個(gè)小小氫氣球爆炸的威力,就能致人死亡;2011年東日本大地震中發(fā)生爆炸的福島一號(hào)特種,也是因?yàn)榉磻?yīng)堆中產(chǎn)生的氫氣發(fā)生了爆炸。
氫燃料電池其實(shí)也并不是什么高新技術(shù),世界上最早的一輛氫燃料電池車早在50年前就問世——在波音、通用和NASA的共同努力下,采用氫燃料電池作為動(dòng)力的月球車在1960年代被成功研發(fā)出來,并于1971年跟隨阿波羅15號(hào)登上了月球。但之所以多年來沒有被應(yīng)用,就在于“安全”二字。
這次事故發(fā)生后,豐田強(qiáng)調(diào):“這并沒有改變我們對(duì)氫的看法,重要的是我們要指出氫燃料電池汽車和普通汽車一樣安全?!必S田對(duì)氫燃料電池汽車的前景仍持樂觀態(tài)度:“氫燃料汽車未來仍將在汽車行業(yè)占據(jù)一席之地?!?/p>
豐田對(duì)氫燃料電池汽車的信心,來自于幾項(xiàng)安全方面的技術(shù)。比如,為了提高續(xù)航里程,Mirai采用了高達(dá)70Mpa、也就是相當(dāng)于700個(gè)大氣壓的儲(chǔ)氫罐。豐田方面聲稱,這個(gè)由碳纖維和凱夫拉防彈材料結(jié)合而成的罐體,能夠承受外部140Mp的重壓,子彈打不破、80公里時(shí)速的撞擊也無法摧毀它。
但豐田從來沒有解釋過,120公里時(shí)速下的撞擊有沒有可能造成損傷?豐田也很少提到,碳纖維是可能隨時(shí)間老化的。新的碳纖維罐,在使用10年、20年后,還能不能達(dá)到如此強(qiáng)度?
事實(shí)上,哪怕里面裝的不是易燃易爆的氫,700個(gè)大氣壓本身就已經(jīng)是巨大的危險(xiǎn)。大卡車的輪胎也就10個(gè)大氣壓,其爆炸時(shí)的威力就足以把成年人吹上天,內(nèi)臟破裂而死。700個(gè)大氣壓,本身就是一個(gè)具有炸彈威力的可怕物件。
按照豐田的說法,為了避免泄露時(shí)的危險(xiǎn),Mirai的儲(chǔ)氫罐上安裝了易熔塞閥門,車輛著火的時(shí)候,易熔塞會(huì)受熱熔化,強(qiáng)制性地排出氫氣。氫氣排出多少燃燒多少,就像煤氣灶燃燒燃?xì)庖粯?,而不?huì)發(fā)生爆燃、更不會(huì)爆炸。
但豐田沒有演示過,這些被“安全排出”的氫氣,是朝著什么方向燃燒的。我們可以猜測,為了安全,不能朝前后左右排出,那樣可能危及周邊車輛或行人,那么可能是朝天上排氣的。但不知道豐田有沒有設(shè)想過,一輛被撞得側(cè)翻的Mirai,車頂方向?qū)?zhǔn)的可能是什么?一輛滿載兒童的幼兒園校車,還是一座正在使用中的加氫站?現(xiàn)實(shí)中,這都有可能……
出于安全性的考慮,目前我國對(duì)加氫站選址、安全性有極高要求,這不僅使得建站審批難以通過,更讓在城市中心建站幾乎毫無可能。與此同時(shí),為了達(dá)到更高的安全標(biāo)準(zhǔn),加氫站的技術(shù)成本也十分高昂?,F(xiàn)階段,日加氫能力200公斤的加氫站建設(shè)成本約為1000萬元-1500萬元。由于基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)張緩慢,燃料電池汽車的銷量仍然較低。以Mirai為例,據(jù)豐田汽車相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,截至目前,其全球總銷量也不過萬輛(約8300輛)。
這些,對(duì)于氫燃料電池汽車來說都是難以逾越的難題。目前,全球材料科學(xué)一個(gè)重要的研究方向,就是如何用最少體積的材料儲(chǔ)存最多的氫、氫進(jìn)出可控、儲(chǔ)存飽滿的材料安全。
上個(gè)月,青年汽車的“水氫汽車”遭到了一邊倒的批判。誠然,“水氫汽車”在宣傳中存在夸大事實(shí)的問題,但很少有人意識(shí)到,這背后其實(shí)也是氫燃料電池汽車的一個(gè)發(fā)展方向——不用高壓容器儲(chǔ)存氫氣,而是根據(jù)需要隨時(shí)制造氫氣,這其實(shí)更加安全。但是,目前現(xiàn)有的技術(shù)路線,都存在成本太高的問題,還有賴于進(jìn)一步研究解決。
另一方面,與鋰電池純電動(dòng)汽車相比,氫燃料電池也不能說就一定更好。如果鋰電池在未來的發(fā)展中能夠達(dá)到更高的能量密度、更快速的充電時(shí)間——打個(gè)比方,如果真的能“充電五分鐘,續(xù)航500公里”,那么還需要電解制氫、同時(shí)花費(fèi)大成本運(yùn)輸、儲(chǔ)存氫的氫燃料電池,并不見得就比鋰電池更加實(shí)用。
氫燃料電池目前問題還很多,未來能否成為汽車能源的主流,還未有定數(shù)。
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