今天给各位分享氢气电动车的知识,其中也会对氢气电动车原理进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!本文目录一览: 1、氢能源汽车VS电动汽车...
今天给各位分享氢气电动车的知识,其中也会对氢气电动车原理进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!
随着石油资源枯竭,新能源汽车早就提上了研发议程。多年技术上积纍和发展,目前新能源汽车主要有两大阵营,一个是纯电动车,另一个就是氢能源汽车。两者在动力组成上有很大区别,而且各有优势,究竟谁才是未来新能源汽车的宠儿,下面不妨让我们通过特斯拉和丰田Mirai一起来探讨下。
1、两者工作原理
特斯拉采取在底盘上集成了8000多枚电池,这些电池并串联组合成它的动力单元,特斯拉使用松下的锂电池,整个车一共拥有16个电池组,每个电池组上都覆盖一块玻纤板对电池进行简单的保护,在电池夹缝间安置了冷却液传输管道,用来控制电池温度的,整个电池模块可以驱动电动机。
丰田Mirai的工作原理是将氢燃料储存在独立的储能罐内,通过与外部空气中的氧气发生反应产生电力并储存在储能电池,然后通过电驱动电动机,再驱动汽车。最终回归到了电动机工作模式。
2、能量来源
电动车能量来源于电能,随着风能发电和水利发电等各纯洁发电形式发展,电能造成环境污染程度在减小。而报废电池也可以回收利用,电池的寿命也变得更长。电能产生已经不再是什么技术难题了,而核电也更加得到普及。
氢元素在自然界中含量十分丰富,丰田已经掌握了成熟的氢气制造技术,丰田认为世间万物都可以用来制造氢气,可见我们不用操心氢气会产生枯竭。但是制造氢气是一个需要消耗能量过程,目前最好的方法是通过电解水来制造氢气,电解水系统的能量转化率最高只有80%,并不怎么高效。可见两者能量来源都可以得到充分保证。
3、基础设施和造价成本
电动汽车已经在道路上建立了充电基础设施,电力网络基本上覆盖到了大多数区域。只要有人地方基本上都电力,如果电动车没电了,只需要一个插盘就可以充电。而氢气销售点目前十分少,相隔距离也很远。
这部分是由于缺少需求,还由于氢气站的建设成本高昂。普通的电动汽车充电站只需花数十万美元来建造,特斯拉的超级充电站建造成本高达30万美元。但建造一个氢气燃料站需要花费100万至200万美元,因为需要对液态氢气进行处理。目前全球氢气站也是屈指可数。
电动车充电站建设成本显然更少,也容易建起来。氢气站建设更加复杂,安全性也需要经得起考验,氢气站还需要兼顾制造氢气任务,需要更加完善设备和技术。所以在这个环节,电动车完胜氢能源汽车。
4、充电方式和时间
电动车目前有快充和慢充两种方式,公众充电桩提供快充,家庭充电桩可以实现慢充,充电方式显得灵活和方便。而氢能源车就必须到加氢站实现加氢,你在家是不可能通过简单设备造出氢气,如果氢气站数量有限,那么加氢气就十分被动了。
当然氢能源车也有自己王牌,它加满一次氢气只需要3分钟,完全和加油时间相媲美。以特斯拉为例,它最快充电时间也需要30分钟左右,这也是目前最快充电速度,而慢充一般也需要8小时左右,电动车明显处于劣势。
不过日前传出好消息,一家名为StoreDot的以色列公司,继30s给手机快充之后,成功研发出一种汽车超级充电技术,可在5分钟内为电动汽车补充续航480km的电量。如果对这辆技术实现了,那么真的是电动车福音。
5、续航里程和安全性能
电动车很早以前就进入公众视野,但是里程焦虑一直困扰着人们,也阻碍它的普及,目前特斯拉最大续航里程也只有430km左右,一般电动车也就200km左右。这样的续航里程对于日常使用没什么问题,但是长途驾驶就会显得很疲软。而加注一次氢气,氢能源汽车可以达到将近500km的续航里程,这样续航能力是一般电动车的2-3倍。
电动车将所有电池都集中在底盘,底盘由厚钢板保护,电池由很多小电池单元组成,如果发生碰撞,爆炸的风险很小,所以安全性能上有一定保证。氢气是易燃易爆物,氢气储藏需要得到很好保护,如果汽缸爆炸将带来很大麻烦,丰田也想出了一些解决方式,但是氢气储藏安全性还有待商榷。
6、各自技术储备和发展
电动车阵营里的特斯拉技术储备比较完善,马斯克研发电动车成功之后,他将特斯拉技术完全公之于众,这无疑对电动技术发展起到了很好促进作用。日前比较火的游侠电动车,采用了不少特斯拉电动车技术。特斯拉电池采用松下电池,特斯拉最值钱技术是它对8000枚电池组的管理技术。
日本十分重视氢能源发展,丰田走在氢能源研发前列。日本的技术一向都十分保密,不轻易向外界透露。但是丰田却将为大众无偿提供专利使用权,这是为什么呢?在互联网分享的浪潮下,公布专利可以让更多人参与到技术研发当中,这无疑为自身发展拓宽了道路。当然丰田汽车专利的免费时间被限定在了2020年前,只有生产和供应氢气的专利将永久免费。丰田还希望,使用其专利的公司跟其签订一份专利共享互惠协议,可见本田更多是出于自身考虑。
现在众多的车企开始各自押宝,目前丰田和本田都在豪赌氢能源,现代也有意研发氢能源汽车。而同为日系日产似乎对氢能源没有兴趣,它将精力放在了研发电动车上,目前日产聆风是全球卖得最好电动车。作为电动车标杆的特斯拉也表示不会研发氢能源汽车,中国车企也将重心放在了电动车上。现在车企都已经选择好各自阵营,看来这不仅是场能源革命,更是场对未来新能源汽车的豪赌,究竟谁才能笑到最后,让我们拭目以待吧。
现在目前市面上的燃料新能源汽车主要是指氢燃料电动汽车,而其余零星的以甲烷或者其他能源为燃料的电动车适用范围只是叉车或者电厂之上。
对于燃料电池的安全性,氢云链认为,从目前市场上使用的情况来看,还是比较安全的,只是在充能和氢气保存方面存在着一些问题需要技术攻关克服。
下面,氢云链大体在3个方面,介绍下氢燃料电池在安全方面的现状:
(1)产业标准:
在车载储氢系统领域内,早已存在各种标准,包括我国的国标、ISO标准、美国SAE标准、日本JIS标准等。标准中不仅定义了压力数据,同时也规范了安全性能(具体安全性能包括应力、腐蚀、泄漏、震动等规范及实验方式),在标准层面已经保证了安全。
(2)阀门自动控制系统:
氢燃料电池汽车使用的氢气浓度比为99.99%,远高于遇明火爆炸的4.0-75.6%浓度比,如果遭遇来自外界的明火燃烧,系统则会自动关闭多级阀体。当车载检测系统侦测到储氢罐或管路出现氢燃料泄漏,控制系统会即刻关闭氢气输出,避免与氧气混合,确保不会自燃。
(3)储氢罐结构设计及应急处理系统:
储氢罐本身也有着很高的强度,以丰田Mirai为例,储气罐由三层结构组成,最内层材料是高强度聚合物,中层是强化碳纤维和高强度聚合物的混合材料,外层是玻璃纤维和高强度聚合物的混合材料,静止状态下不会由罐壁泄露氢气,即使受到枪击被贯穿之后也能保持瓶体结构,使氢气泻出而不爆炸;在车辆着火的时候,一个叫易熔塞的阀门会受热熔化,强制性地按照一定速度排出氢气。
综上所述,由于氢气有快速逃逸的特性,泄压后不易燃烧或爆炸。
因此有业内人士提出,在极端汽车碰撞冲击情况下,可以通过监控关键部件加速度等指标,通过系统确认发生碰撞之后开启泄压阀释放氢气、降低气罐压力来避免爆炸。目前来看,实现量产的氢燃料电池安全技术成熟,使用安全有保障。丰田mirai工程师在访谈中甚至公开保证,丰田氢燃料电池汽车在时速80公里碰撞,气罐绝对不会爆炸。
氢内燃汽车(HICEV)是以内燃机燃烧氢气(通常透过分解甲烷或电解水取得)及空气中的氧产生动力,推动的汽车。而氢燃料电池汽车(Fuel cell vehicle-FCEV)是使氢或含氢物质及空气中的氧通过燃料电池以产生电力,再以电力推动电动机,由电动机推动车辆。
燃料电池汽车也是电动汽车,只不过“电池”是氢氧混合燃料电池。两者原理不同,都可以使用氢气来作为动力。
多间公司都有研发氢气车,资金有来自私人及政府,但福特汽车已经放弃,并将资源投放于纯电动车上;雷诺-日产汽车在2009年宣布停止研发氢气车;通用汽车公司在2009年10月宣布减少在氢气车的研发,原因是认为氢气车距实用化还有相当距离。
2009年,日产在日本发起新FCV计划,之后在10月,日产、福特汽车、通用汽车、现代集团、丰田、戴姆勒、雷诺、起亚汽车发表联合声明,将研发燃料电池车,预计2015年完成。2011年,现代集团发表其Blue燃料电池车(FCEV),预计2014年推出。
目前市场中占有量最大的新能源汽车是纯电动汽车,那么氢能源汽车与纯电动汽车相比较,有哪些优缺点呢?
首先, 就能量充满时间来说,氢能源汽车充满氢燃料的时间很短,充满燃料的时间不到 5
分钟,而电动汽车即使用目前的超级充电桩充电,要充满电也需要半小时左右。
其次, 从更加环保角度:氢燃料电池汽车在
运行过程中只产生空气和水,燃料电池不存
在回收利用的问题,非常环保。电动车虽然
不使用燃油、零排放,但是电动车并不环保,
只是转移了污染排放,因为在我国的电力能
源结构中,以煤炭为燃料的火电占比非常高。
虽然集中发电的效率更高、污染问题也更容
易降低等等,但严格意义上来说,电动汽车
确实还称不上绝对的环保,除非其电能完全
来自风能、太阳能等清洁能源。
再次,生产技术和成本方面:但是就目前氢
能源汽车和电动汽车的生产和技术成本而言,
氢燃料电池汽车的技术和结构非常复杂,氢
燃料汽车主要依靠氢气和氧化反应产生电能
来驱动发动机,需要贵金属铂作为催化剂,
成本大大增加。所以纯电动汽车的成本低于
氢能源汽车,售价自然也低于氢能源汽车。
最后,能量加充站数量方面:氢能源汽车虽
然续航里程长,但是加氢站少之又少,远不
如给纯电动汽车充电的充电桩数量多,这就
氢能源汽车用户带来不便。这无疑大
大限制了氢能汽车的普及。加氢站如此之少,
一部分原因是氢燃料汽车在我国占有率低以,
另一部分原因是运营成本居高不下也是阻碍
加氢站大规模发展的主要原因。其主要包括
建设成本高、运营维护成本高、成本回收期
较长三部分。据悉,建设一个普通的充电站所需成本在 100 万人民币左右,而建造一个
氢气燃料站需要花费至少 1000 万。
综上所述,在新能源汽车快速发展的今
天,氢能源汽车和电动汽车各有优缺点,电
动汽车是目前的趋势,由于但是氢能源汽车
具备诸多优势,虽然将来不一定能取代电动
汽车,但是他们之间会协调发展。随着氢能
源汽车技术进步,可以找到贵金属铂的替代
物和低成本制取高纯度氢气的方法,在传统
加油站设立加氢区,这样氢能源汽车就能够
在市场中得到迅速发展。
首先两者都是清洁能源,是环保的。氢能源汽车是他的发动只能靠氢气能源来驱使汽车行驶。而氢燃料电池车他是以氢燃料为原料生产的电池,以电池存储来驱使车行驶,两者的载体是不同的。
1.就能量充满时间来说
氢汽车的充电时间很短,不到5分钟。即使是目前的超级充电桩电动车,给一辆纯电动车充电也需要半个小时左右;
2.续航里程方面
氢燃料汽车续航里程可达650-700公里,部分车型甚至可达1000公里,目前纯电动汽车无法实现;
3.生产技术和成本
氢燃料电池汽车在运行过程中只产生空气和水,不存在燃料电池的回收问题,非常环保。虽然电动汽车不使用燃料,零排放,只转移污染排放,因为燃煤火电在中国电力能源结构中占有非常高的比例。虽然集中发电效率更高,污染问题更容易减少,但严格来说,除非电动汽车的电能来自风能、太阳能等清洁能源,否则电动汽车并不是绝对环保的。此外,电动汽车电池的废电池回收是一个大问题。纯电动汽车没有污染,但也有间接污染,即火力发电造成的环境污染。然而,就目前氢燃料汽车和电动汽车的生产和技术成本而言,氢燃料电池汽车的技术和结构非常复杂。氢燃料汽车主要依靠氢气和氧化反应发电来驱动发动机,并且需要贵金属铂作为催化剂,这大大增加了成本,所以纯电动车的成本比较低。
4.能量效率
氢燃料汽车的效率低于电动汽车。业内专家计算,一辆电动汽车一旦启动,汽车充电位置的电源将损失5%左右,电池充放电将增加损失10%,最终电机将损失5%。将总损失计算为20%。氢燃料汽车将充电装置集成在车内,最终驱动方式与纯电动汽车相同,由电动机驱动。根据相关测试,如果用100 kWh的电能产生氢气,然后储存、运输、添加到车辆上,再转化为电能驱动电机,电能的利用率只有38%,利用率只有57%。所以无论怎么算,都远远低于电动车。
综上所述,随着新能源汽车的快速发展,氢能汽车和电动汽车各有利弊。电动汽车是当前的趋势。因为氢动力汽车有很多优势,虽然未来可能不会取代电动汽车,但会协同发展。随着氢能汽车技术的进步,我们可以找到贵金属铂的替代品,低成本生产高纯氢,并在传统加油站设立加氢区,使氢能汽车在市场上快速发展。
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