電動(dòng)汽車是指以車載電源為動(dòng)力,用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛,符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。廣義上電動(dòng)汽車分為純電動(dòng)汽車(BEV)、混合動(dòng)力汽車(HEV)和燃料電池汽車(FCEV)?;旌蟿?dòng)力汽車在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)日益成熟,在電動(dòng)汽車時(shí)代到來之前,混合動(dòng)力型汽車只是一種過渡產(chǎn)品。因此,今天來談一談純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車。
對(duì)于這二者,BEV依靠電池里儲(chǔ)存的電能驅(qū)動(dòng),而FCEV則靠氫氣和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換成電能驅(qū)動(dòng)。所以它倆本質(zhì)的區(qū)別是BEV儲(chǔ)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(chǔ)氫罐)。兩種技術(shù)從排放來說比傳統(tǒng)汽車都有很大的進(jìn)步,F(xiàn)CEV最后的排放是水,BEV則沒有排放,算是打了個(gè)平手。下面主要從技術(shù)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(duì)BEV來說,更長(zhǎng)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(jià)是重達(dá)1噸、貴到20萬人民幣的電池包。再加上深度放電會(huì)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(shí)際續(xù)航里程比宣稱的還要低不少。雖然FCEV的價(jià)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(huì)低于BEV。
再?gòu)娜剂?電能補(bǔ)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(yīng),充電的時(shí)候需要控制否則會(huì)有副反應(yīng)發(fā)生,目前快充是半個(gè)小時(shí)充滿80%,在將來很長(zhǎng)一段時(shí)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(quán)、電池型號(hào)等問題,可能對(duì)于公交車有更多幫助,對(duì)私家乘用車來說,前景比較渺茫。
FCEV相對(duì)于BEV有一個(gè)優(yōu)勢(shì),就是其無需擔(dān)心虧電問題?;瘜W(xué)反應(yīng)需要氧化劑、還原劑(俗稱燃料)和反應(yīng)場(chǎng)所。鋰電池里頭的氧化劑、還原劑(分別是正負(fù)極)存放距離非常近,只有10?m多,即使不工作也會(huì)有自放電的電能損耗。而FCEV的反應(yīng)場(chǎng)所和燃料可以物理隔離,和傳統(tǒng)汽油車類似,不啟動(dòng)基本不會(huì)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(shí)在是太肉疼了。更要命的是,這種貴重的催化劑,還會(huì)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(yán)重的中毒情況,濃度高于百ppm中毒不可逆。我國(guó)目前的這種霧霾環(huán)境,意味著催化劑會(huì)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(jié)構(gòu)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(chǔ)建設(shè)。雖然目前服務(wù)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(dòng)的公用充電站以及各家車廠或4S店建立為自家車主服務(wù)的充電站。但同需要服務(wù)FCEV的加氫站相比,充電樁占地小,投資少,時(shí)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(shí)間長(zhǎng)。所以加氫站在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)沒法到位,通過建設(shè)加氫站刺激FCEV的銷量目前來看非常不可行。
美國(guó)近年來在電動(dòng)汽車領(lǐng)域十分重視,據(jù)報(bào)道,加州將計(jì)劃建設(shè)更多的燃料電池車的加氫站,電動(dòng)汽車充電站的則將會(huì)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(gè)出售氫燃料的加油站。而目前,加州加氫站的已經(jīng)達(dá)到20個(gè),數(shù)據(jù)位居全美之首。美國(guó)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(yù)計(jì)將超過30個(gè),這將極大地促進(jìn)加州燃料電池汽車市場(chǎng)的發(fā)展?!爆F(xiàn)階段,加州市場(chǎng)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(biāo)是建設(shè)100個(gè)氫燃料站。Elrick說道,“從一方面說,與分布在加州的13,000個(gè)加油站相比,這100個(gè)氫燃料站簡(jiǎn)直是微不足道。但是,只要我們合理安排這100個(gè)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(dá)最近的那個(gè)?!?/p>
與此同時(shí),加州非營(yíng)利性組織電力科學(xué)研究院能源利用總監(jiān)MarkDuvall表示,加州電動(dòng)車充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)仍在進(jìn)行之中?!拔艺J(rèn)為我們已經(jīng)解決了很多插電式電動(dòng)車充電的問題,但距離目標(biāo)還有一定差距?!盌uvall還指出,需要在工作場(chǎng)所等公共區(qū)域建設(shè)更多的充電站。他表示,由于市政、公用事業(yè)及各相關(guān)部門負(fù)責(zé)的部分各不相同,因此到底是誰在建設(shè)這些基礎(chǔ)設(shè)施,以及這些設(shè)施到底屬于誰都并不重要。Duvall表示,“關(guān)鍵在于建設(shè)!我覺得對(duì)于駕駛員而言他并不關(guān)心這些系統(tǒng)是誰家建造,因?yàn)樵谒劾镞@些基礎(chǔ)設(shè)施就是一個(gè)系統(tǒng)。而且我認(rèn)為我們的工作還很不夠,這才是最為關(guān)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(huì)慢慢進(jìn)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(zhǎng)。車廠將會(huì)推出越來越多的BEV和HEV車型,而消費(fèi)者將會(huì)逐漸熟悉并習(xí)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(shì),車廠從長(zhǎng)期來說會(huì)繼續(xù)投資FCEV。隨著技術(shù)的進(jìn)步,石油儲(chǔ)量的不斷減少,也許在15年后,結(jié)合BEV和FCEV的優(yōu)勢(shì)燃料電池汽車將會(huì)出現(xiàn),讓我們拭目以待。
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