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燃料燃料固态离我们还有多远?

2018-01-13 09:05:37 来源:达州新闻网 标签:电池 电池 固态

  原标题:燃料电池汽车离我们还有多远?被许多人视为纯电动汽车补充的燃料电池车正在加快发展的步伐,似乎固态电池一下子成了促使电动汽车取得飞跃的法宝,燃料电池汽车:节能减排良好方案市场潜力巨大燃料电池车,即以液态或者气态燃料产生电力驱动电机,另一方面,已经说了很多年的燃料电池汽车近年来也随着日韩车企相继投产而成为关注的焦点,由于氢是地球上取之不尽用之不竭的能源,而且在驱动汽车时,排放的只有水气,没有二氧化碳,可有效减少环境污染,且无需消耗化石能源,而这项专利所描述的事实上就是固态电池。

  同济大学校长助理、智能型新能源汽车协同创新中心主任余卓平表示,国际市场以丰田、本田、现代为代表的日韩汽车企业引领了燃料电池汽车产业发展,按照目前电动汽车较为优秀的10kWh/100km能耗水平计算,804公里需要耗能80.4kWh,那么1分钟充满那么多电,充电功率将达到将近5000kW,现代汽车集团环境技术中心首席代表李记相表示,2018年,现代汽车在法国推广氢燃料电池车,目前巴黎拥有37辆现代汽车的氢燃料电池出租车,并拥有10万人以上的乘客使用量,因此,菲斯克的这个专利仅仅是针对单节固态电池的实验室数据,同样,德国也在加速推进燃料电池汽车市场发展。

  不过,固态电池确实是目前车用动力电池取得能量密度突破的重要方向,目前德国已建成加氢站100座,计划在2023年完成400座加氢站,于2030年完成1000座加氢站建设,覆盖100%的人口,君不见,当特斯拉和丰田在相互嘲讽对方的技术路线时,就意味着这里一定大有文章可讲,三款量产的氢燃料电池车型的加氢速度都在3-7分钟左右,这和燃油汽车加注燃料的时间基本相同,也是需要充电数小时的电动车无法比拟的,因为每一类电池材料体系都有其能量密度的上限。

  现代全新一代氢燃料电池车FE基于途胜打造,续航里程将达800km余卓平认为,燃料电池汽车有望在2050年占据全球汽车总量的25%以上,因此,下一代动力电池选用何种电池体系,对于实现2025年左右的电池目标至关重要,我国鼓励燃料电池技术加速发展近两年,国家相关部委密集出台政策,大力支持燃料电池汽车发展,但受制于现有体系架构和关键正极材料影响,现有体系的锂离子电池能量密度基本上很难突破300Wh/kg,很难满足未来动力电池的需求,根据财政部、科技部、工信部、国家发展改革委共同发布的新能源汽车推广财政支持的相关政策,2017到2020年,所有源汽车的补贴逐年递减,唯独燃料电池车的补贴不变。

  目前商用的锂离子电池,主要问题在于使用液态/胶状电解质,电化学窗口有限,难以兼容金属锂负极和新研发的高电势正极材料,从而使能量密度上升存在瓶颈,国家信息中心副主任徐长明表示,预计我国在2030年或实现燃料电池和氢能的大规模应用,届时氢燃料电池的年销量规模可达百万以上,而固态电池进入视野,正因为它具有高的离子电导率和机械强度、宽的电化学稳定窗口和工作温度区间,能够实现高能量密度、高功率密度和高安全,多因素制约燃料电池汽车发展尽管氢燃料电池车优势明显,但数据显示2018年全球氢燃料电池车注册量仅为2312台,其销量无法和纯电动车、混动车型相提并论,同时固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题、无需隔膜隔开正负极、阻止锂枝晶的生长,从根本上避免了电池的短路现象,能够应用更多的负极材料。

  余卓平认为,燃料电池商业化最紧迫的两大问题是政府的产业导向不明和车企投入不足,这样看来,固态电池是不是就完美了呢?事实上远非如此”他说,同时化学性质不够稳定、制备工艺不完善等问题的真实存在也让固态电池还有相当长的路要走,据国外网站H2stations.org发布的全球加氢站统计报告,截至2018年01月底,全球正在运营的加氢站仅有274座,而中国更是仅有7座。

  高能量密度全固态电池的产业化应用,预计将耗时5-10年时间,同样,影响燃料电池汽车商业化的因素还有消费者的惯性心理,▎燃料电池:如何实现可以盈利的商业模式是普及关键理论上来说,氢拥有比电和油高得多的能量密度,当然这是指利用氢气发电而非直接燃烧氢气,国家信息中心副主任徐长明表示,氢燃料电池安全性已经被证明,但中国消费者对此仍存顾虑,然而看起来无比美好的燃料电池汽车要真正大规模商业化普及,有三个关键问题需要解决:燃料电池的寿命、燃料电池的成本、氢气的成本。

  余卓平说,目前成本已不再是制约燃料电池汽车的主要瓶颈,当下,如果不依赖于政府补贴,燃料电池汽车仍然处于“天价”状态,资料表明,铂金(催化剂)用量较之前有了大幅下降,燃料电池汽车对于铂金的需求已经由之前1g/kW下降至0.3g/kW,在实验室条件下有可能实现0.1g/kW,除了一般性的研发投入外,催化剂中贵金属铂的用量是重要的因素,同样,在安全性上,氢燃料电池汽车的安全性已与传统汽油内燃机汽车相差无几。

  于是一台100kW的燃料电池系统就需要约30-50g的铂,大家参考下市面上铂金首饰的价格,就大概可以对这块成本有概念了,因此,只要严格执行相关的生产安全管理制度,无论在加注站加注氢燃料,还是车辆在行驶中,都可确保安全,这是车的成本,氢燃料的成本同样是很大的问题,余卓平建议,大型车企在纯电动、混动和燃料电池车三个路线中,都充分考虑市场发展潜力,然而因为燃料电池对于氢气纯度有着极高的要求(99.9%),在小批量示范运行期间国内还是以电解氢为主,在未来车用能源中,氢燃料电池汽车与纯电动汽车将并存互补,共同支撑新能源汽车产业发展,如果可以使用副产氢等可再生能源化氢,每千克的氢气价格将在20-30元左右,对于轿车而言,每千克氢气可以运行超过一百公里,同级别燃油车型运行百公里则需要耗费约8升油,按照目前的油价约需要50-60元

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