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氫燃料電池汽車安全嗎？氫燃料電池汽車的原理？

網(wǎng)友回答：

• 熊貓愛飛行

現(xiàn)在大家討論的最多的是鋰電池電動(dòng)車，其實(shí)還有一種能源被大家所忽略，就是氫能源。

談到氫燃料汽車，不得不提MIRAI

2014年，日本豐田公司就跳過了鋰電池，直接開發(fā)了氫燃料的汽車MIRAI。

Mirai使用了液態(tài)氫作為動(dòng)力能源，液態(tài)氫被儲(chǔ)存在位于車身后半部分的高壓儲(chǔ)氫罐中。Mirai所使用的聚酰胺聯(lián)線外加輕質(zhì)金屬的高壓儲(chǔ)氫罐可以承受70MPa壓力，并分別置于后軸的前后。液態(tài)氫添加的過程與傳統(tǒng)添注汽油或者柴油相似，但對(duì)于安全性和加注設(shè)備具有獨(dú)立的安全標(biāo)準(zhǔn)。充滿Mirai的儲(chǔ)氫罐大約需要3-5分鐘，在JC08工況下，Mirai的氫儲(chǔ)量可以支持700公里續(xù)航里程。減壓后的液態(tài)氫進(jìn)入位于乘員艙下方的燃料電池中，氫原子在燃料電池陰極上的反應(yīng)，釋放電子從而產(chǎn)生電能。

Mirai 全球最大的汽車廠商豐田，把首輛量產(chǎn)的氫燃料電池車Mirai的鑰匙，交到了日本首相安倍晉三手中。新車型首款車主同樣都代表了車型的形象，豐田氫燃料電池新車找安倍代言。

國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

早在2004年，出身清華大學(xué)的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)北京億華通科技公司，開始參與國(guó)家氫燃料電池汽車的相關(guān)科研項(xiàng)目，2006年，億華通與福田汽車聯(lián)合承接了國(guó)家863計(jì)劃節(jié)能與新能源汽車重點(diǎn)項(xiàng)目中氫燃料電池電動(dòng)客車的研發(fā);2008年，雙方共同推出3輛氫燃料客車為北京奧運(yùn)會(huì)的賽事做接待服務(wù)工作;2010年上海世博會(huì)期間，上述3輛氫燃料客車和同濟(jì)大學(xué)的與上汽合作的3輛申沃氫燃料客車參與示范，2010年新加坡青奧會(huì)期間，海格和億華通合作的1輛氫燃料客車參與示范。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，迄今為止，國(guó)內(nèi)具備燃料電池汽車生產(chǎn)資質(zhì)的企業(yè)有宇通客車、福田、申龍客車、中植汽車、金龍客車、東風(fēng)、飛馳客車、奧新、上汽集團(tuán)、上汽大通、南京金龍、青年汽車、蜀都客車，共13家。

加氫站稀少是發(fā)展阻礙

之所以目前運(yùn)營(yíng)中的氫燃料車大多為大巴客車和物流車，最主要的原因是加氫站較少。所以只適合跑固定路線的客車和物流車。

截止2018年2月份，我國(guó)已建成及在建的加氫站共有31座，正在運(yùn)營(yíng)的僅有12座，分別位于北京、上海、江蘇、大連、安徽、河南、廣東、成都等地，雖然全國(guó)各地很多城市也都在規(guī)劃建設(shè)加氫站，但是整體還未形成規(guī)模(附國(guó)內(nèi)加氫站統(tǒng)計(jì)情況表)。

附表：國(guó)內(nèi)加氫站統(tǒng)計(jì)情況表

結(jié)論

氫能源規(guī)?；瘧?yīng)用面臨著幾大考驗(yàn)。首先是常溫常壓下氫的儲(chǔ)存及運(yùn)輸，其次如何改善氫燃料電池的效率、成本和壽命問題，另外還有加氫站的建造成本是建普通充電樁成本的十幾倍。

相信隨和技術(shù)的提升，氫能源的發(fā)展的問題都將被一一解決。

• 鯨魚Auto

目前氫氣作為汽車能源的方式有兩種，一種是氫氣作為燃料供內(nèi)燃機(jī)燃燒，就是氫內(nèi)燃機(jī);一種是氫燃料電池，作為電動(dòng)車的能源供電。各大車企一直都在進(jìn)行相應(yīng)的研發(fā)，但是氫內(nèi)燃機(jī)由于種種難點(diǎn)，難以大批量應(yīng)用到實(shí)車上。

氫內(nèi)燃汽車(HICEV)是以內(nèi)燃機(jī)燃燒氫氣（通常透過分解甲烷或電解水取得）及空氣中的氧產(chǎn)生動(dòng)力，推動(dòng)的汽車。就現(xiàn)在的技術(shù)存在很多難點(diǎn)。

1.氫氣的來(lái)源問題。

現(xiàn)在的氫氣主要來(lái)源是通過電解水和烴類如甲烷的分解來(lái)獲得，這兩種獲得方式，前者需要大量的電能，能量從電能到氫氣再到燃燒，損耗很多，不如直接使用電能更劃算，后者需要時(shí)間，也需要消耗能量，這對(duì)于能量的利用率是不合算的。以目前的的制氫技術(shù)，想要大量獲得氫氣是比較困難的，所以不能提供大量。從能源的有限性，考慮到制氫的能耗再到氫氣利用是的損耗，大量使用氫氣不合適。

2.氫燃料的存儲(chǔ)。

用于車輛燃料用途的氫氣，其隨車儲(chǔ)存的方法須符合安全、占體積小、容易添加等要求。主要實(shí)用方法有：液氫儲(chǔ)存、金屬氫化物儲(chǔ)存、有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)存等。

氫氣是一種極易燃燒，無(wú)色透明、無(wú)臭無(wú)味且難溶于水的氣體。氫氣是世界上已知的密度最小的氣體，氫氣的密度只有空氣的1/14，即在0 ℃時(shí)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，氫氣的密度為0.0899 g/L。氫氣的性質(zhì)決定了氫氣的安全性、氫氣的壓縮存儲(chǔ)運(yùn)輸都存在了重重難點(diǎn)。如何在常溫甚至車輛運(yùn)行比較熱的時(shí)候保證氫燃料的安全性，以及氫燃料的小體積大量隨車攜帶方法是需要研究的。

3.成本方面。

氫燃料汽車被高成本約束。煉廠現(xiàn)在大多用天然氣制氫，每噸成本在8000元至10000元，這一成本對(duì)于煉廠來(lái)說相對(duì)較高，用到整車領(lǐng)域成本就更高。以百公里來(lái)衡量，現(xiàn)在氫燃料汽車的能源成本比燃油車還要高。

4.氫能發(fā)動(dòng)機(jī)。

現(xiàn)在各大企業(yè)都在不斷進(jìn)行氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)。一般情況下發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的情況下最高熱效率也只有40%左右(在很多工況下是低于30%的)，寶馬氫燃料內(nèi)燃機(jī)的研究結(jié)果最終的熱效率也只達(dá)到了42%。再加上氫氣的難存儲(chǔ)，這就會(huì)造成氫內(nèi)燃機(jī)的續(xù)航成為一大問題。

其實(shí)，氫內(nèi)燃機(jī)燃燒氫氣也會(huì)有有害氣體排放其實(shí)，氫內(nèi)燃機(jī)在燃燒氫氣時(shí)，燃燒產(chǎn)物除了水蒸氣是會(huì)排放有害氣體排放物的，主要是NOX氮氧化合物的。這因?yàn)榭諝庵邪獨(dú)?，在三元催化作用下還是可以產(chǎn)生氮氧化物的，并不是理論上的沒有任何污染。

5.加氫站的設(shè)立。

在氫能源領(lǐng)域，能源管理體系和運(yùn)行體系非常重要，對(duì)于氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，應(yīng)該抓在前面。而加氫產(chǎn)業(yè)布局，是對(duì)氫能源應(yīng)用的最大限制環(huán)節(jié)。相比加油站和充電站，加氫站的安全性要差，而且設(shè)立成本和日常維護(hù)成本高很多，大量設(shè)立的消費(fèi)著實(shí)是高很多。

氫燃料電池顧名思義是使用氫能來(lái)制造成的儲(chǔ)存能量的電池，原理是電解水的逆反應(yīng)。它的最大優(yōu)勢(shì)在于對(duì)環(huán)境沒有污染，通過電化學(xué)反應(yīng)來(lái)提供能浪，并且循環(huán)過程也不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放；無(wú)噪音，燃料電池運(yùn)行安靜,噪聲大約只有55dB,相當(dāng)于人們正常交談的水平。能量利用效率高，發(fā)電效率可以達(dá)到50%以上。截止目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有40多家整車企業(yè)和汽車零部件企業(yè)在布局和投資燃料電池汽車。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)氫燃料汽車主要應(yīng)用于長(zhǎng)途車、商用車等領(lǐng)域。

1.由于乘用車對(duì)燃料電池的技術(shù)和能量密度要求高，對(duì)燃料電池系統(tǒng)與整車匹配性也是高要求。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)不在乘用車領(lǐng)域布局氫燃料電池主要還是因?yàn)榧夹g(shù)上的差距。

2.高成本。國(guó)內(nèi)車用燃料電池電堆的體積比功率均在每立升2千瓦以下，國(guó)際已大于3千瓦，因此電堆成本遠(yuǎn)高于國(guó)際水平。再加上關(guān)鍵材料與部件的進(jìn)口導(dǎo)致車用燃料電池系統(tǒng)很貴，整車造價(jià)高。氫氣供給產(chǎn)業(yè)鏈的缺乏導(dǎo)致加氫站的氫價(jià)高，有的達(dá)到每公斤60元至70元。這使得目前氫燃料電池車的運(yùn)行費(fèi)用比燃油車、純電動(dòng)汽車都高。

從當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，車用氫燃料電池關(guān)鍵核心技術(shù)，以及制氫、儲(chǔ)氫、加氫等核心技術(shù)仍然面臨著一定難點(diǎn)，距離大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還有一段距離，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，仍需考慮電池回收利用難題的純電動(dòng)汽車來(lái)說，效率高、零污染、真正實(shí)現(xiàn)清潔能源的氫燃料電池汽車似乎是一種更好的選擇。

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