鋰電與氫能，誰才是未來？

時間:2020-02-20 09:47來源:駕仕派 作者:休不眠
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       目前的電動車都是電池車，實際上一百多年前就有雛形，后來一種發展為現在的鋰電池，另一種就是氫燃料電池。
 
       由于眾所周知的原因，今天燃油車被全球各地政府“圍追堵截”，電池車被“欽定”為更適合代步的未來交通工具，于是繼上世紀初之后，電池車迎來了它的第二次爆發，與此同時，鋰電池和氫電池的“路線之爭”也喧囂塵上。
 
       特斯拉認為氫燃料電池技術“極其愚蠢”，認為這條路走不通，目前主流車廠也大都不約而同邁上鋰電之路，似乎氫燃料敗局已定。但日本不這么想，已計劃成為全球第一個氫能社會——2021年3月之前，日本政府和汽車行業將共同建成160個加氫站，量產4萬輛氫燃料電池車。
 
       最終兩者誰能獲勝？如果你也對此好奇，就一同來做個比較。
 
       氫燃料電池有什么優勢
 
       很明顯，相比鋰電池，氫電池的一大優勢是能量密度。
   
       壓縮氫能的能量密度接近每公斤40kWh，比汽油還高數倍。鋰電池只有每公斤0.278kWh，大部分在0.167kWh，氫能的能量密度是鋰電池的239倍，所以這方面的優勢是碾壓的。
 
       再一個優勢是分量輕。
 
       同樣是500公里續航，氫電池對車重影響不大，鋰電車就很頭痛了，比亞迪唐的原型是S6，車重1.6噸，改造成鋰電車之后，電池超過200公斤，而為此還需要強化車身結構，這就形成一個惡性循環，由于能量密度低，需要大容量鋰電池，而車重增大了，又會降低續航，于是要達到目標續航，鋰電池容量還要更大才行，于是車重會飆升，比亞迪唐的車重最終達到了2.4噸，這顯然不利于節能。
 
       氫電池還有一個優勢，在于用戶習慣——只需要3分鐘就可完成加氫，和燃油車很接近，而鋰電車需要長很多的充電時間，這不僅違背（燃油車）用戶之前的習慣，還相對低效，會耗費更多的時間成本。
 
       說完優勢，再來談氫電池的劣勢
 
       首先，氫氣的制取非常低效。
 
       鋰電車可以直接從電網取電，氫能車上路需要制氫，而制氫需要用電。
 
       如果采用傳統的蒸汽重組或者電解法制氫，能量損失超過30%，雖然最新的離子膜電解法可將能效提升至80%，但鋰電池直充的效率是99%，差距明顯。
 
       其次，氫氣的存儲和運輸成本相當高。
 
       剛剛制取出來的氫氣，能量密度是非常低的，要增大密度，主要有兩種方式：一是加壓，用790倍大氣壓把氫氣壓縮到高壓罐中，過程中的能量損耗約為13%；二是液化，降溫至-253℃，氫氣會凝結，過程中的能量損耗極大，約為40%。
 
       因此常用方式是加壓，但高壓罐比液化罐重，這也會損耗一定能量。
 
       儲存起來之后，需要將氫氣運送到加氫站，方式也有兩種：一是大廠集中制氫，這樣做產量高，但運輸成本也高；二是加氫站現場制取，運費低，但產量也低，生產成本相應增高。而且運氫過程中的能量損失也很大。在普及現場制氫設備之前，運氫主要依賴卡車和管線，能量損失在10-40%之間。相比之下，電網傳輸損耗僅為5%。
 
       最后，氫能的“從油箱到車輪（tank to wheel）”的能量效率較低。
 
       氫燃料電池車加氫之后，氫能轉換為電能，轉化效率約60%，而鋰電車考慮到交流直流的轉換，效率約為75%。
 
       氫燃料電池同樣存在交直轉換問題，所以最終氫能全周期的效率可能不超過30%，如果鋰電車供電全部來自于可再生能源的話，氫能的全周期效率僅為鋰電的一半，但如果考慮到我國發電7成靠煤，則鋰電的全周期效率略低于氫能。
 
       總結：
 
       由于效率和成本問題，氫能車預期使用成本是鋰電車的數倍，這也正是絕大部分車廠選擇鋰電的原因之一。
 
       但豐田們并未停下腳步，選擇雙管齊下，因為氫能車與鋰電車真正要競爭的對象，不是對方，而是燃油車。
 
       相比油車，氫燃料電池車的熱效率高出一倍，由于續航和充能優勢，運輸效率也高。
 
       在充能設施沒有普及之前，氫燃料電池車適用于卡車，客車，工程機械車，甚至是飛機，因為這些交通工具路線相對固定，便于鋪設補能網絡，無需電網。
 
       相比之下，鋰電車如果不解決能量密度和充電時間問題，最適合它應用的場景，依然是有軌電車，只不過電車的鋰電池不是用來驅動的。
 
       所以結局如何，要看誰先化解自身問題。
 
(責任編輯：子蕊)
文章標簽： 氫能 鋰電
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