当前位置: 电机车 >> 电机车优势 >> 2023年氢电车会不会出现井喷式增长
结论先行
:针对年氢电车的销量增长情况,一方面需要根据以往销量的情况,年和年上半年销量分别为辆和辆,虽然同比增长幅度将近翻倍,但是基础太小,与当下新能源电动车销量差距巨大,另一方面需要根据氢能源的技术现状,由于加氢站配套远小于氢能源数量,而且还存在氢能源的能源效率低、氢电车的购买与使用成本高、质子交换膜技术和成本、催化层的防中毒能力、双极板的结构、氢能技术的认知差异、氢存储安全的挑战,在1年的时间里不会出现井喷式增长。
其实对年的销售量预测,从当下的情况最实际,从到年的氢燃料电池汽车销量从到接近的增长,但是由于年的疫情和补贴的影响,燃料电池汽车销量出现下降,一方面说明氢能源的销量主要是政策导向,而不是消费者导向。在年销量逐渐恢复到辆,在年上半年的销量为辆,虽然同比增长.0%,但是基数太小,无法实现质的飞越。
氢能源的汽车的销量差只是预测的一方面佐证,再来从氢能源行业的产业链来出发,其中氢能源产业链下游为加氢和氢的综合应用,这里涉及到加氢站的建设,还有相关设备、交通、工业、建筑等领域。最关键的还是加氢站的建设,这个涉及到氢燃料电池车的能源补给,配套差。
中国氢能源基础设施建设中,广东省、上海、河北在氢能源的建设比较突出。直到年6月初,国内加氢站共建成座,只有座在运营,22座已经建成。当下广东省已运营的加氢站为61座,上海44座。
在年6月时,国内加氢站数量已经大于了座,在年加氢站数量的基础上超10倍,但是基础相对于市场现有的氢能源汽车来说,仍然太少。
为了将氢能和燃料电池产业链进行改善,国家发布多项利好的政策,逐步对国产化进程的推动进行加速化。年各地出台一些补贴政策来助推氢能和产业链发展,按照《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》中预测的内容是在年的时候,虽然国内加氢站会超过座,但是还是无法跟氢燃料电池汽车的数量进行匹配。
质子交换膜是氢燃料电池的核心组件,极大程度上决定着电池的性能,它的反应原理如下:
氢气与空气从进气管路分别进入到阳极流道和阴极流道,参与反应的气体经过电极上的扩散层抵达质子交换膜。在膜的阳极侧,在催化剂的作用下,氢气解离成为氢离子和电子,氢离子在水的载体下成为水合氢离子,经过质子交换膜到达阴极,最终完成质子的传递过程。
因为质子的传输,在膜的阳极侧积累了一定的电子,最终成为电池的负极,阴极侧则为电池的正极。在膜的阴极侧,在催化剂的作用下氧气与氢离子、电子反应生成水。
通过PEMFC的电化学原理可得,PEMFC内部为氧化还原反应,本质上是一种直接将化学能转化为电能的装置。
那么不出现井喷,还因为它在化学反应中确实存在一些限制,虽然质子交换膜的优势为低气体渗透系数、良好的质子电导率、电化学稳定性好,与此同时要具备不错的机械强度。现在的质子交换膜涵盖Nafion膜、全氟磺酸型质子交换膜、新型质子交换膜、非氟聚合物质子交换膜。燃料电池通常选用Nafion膜。然而Nafion膜的弊端为:工作条件要求比较搞,含水量和温度的变化都会引发对电池性能较大的影响;由于制作困难引发成本高;渗透率高的燃料不适合质子交换膜。目前新型达标的质子交换膜还在研发中。
扩散层和催化剂层一起组成电极(阴极、阳极)。扩散层不仅要收集电流,与此同时,它还起着支持催化剂层的作用。电极的设计也在一定程度上影响着电池的性能。氢燃料电池在工作过程中会出现水,要合理的排水,在大功率模式下,良好的电极设计能够有效地防止水淹电极。催化层是通过Pt吸附在碳纸上而构成,因为Pt资源的限制,要将Pt的利用率进行提高,且寻找新型的替代材料。除此以外,Pt对气体CO较强的吸附性,引发无法有效的催化目标燃料,降低电池性能,那么提高催化层的防中毒能力需要进一步研究。
双极板是多个单体间连接的桥梁,双极板的两侧分别连接电池单体的阳极和电池单体的阴极,为了预防阴极和阳极气体的接触,确保电化学反应的正常进行。双极板两边都设计有气体流道,合理的流道设计能够使参与反应的气体平稳的进入电堆,加大反应气体的停留时间,促进反应的运作,与此同时能够有效地排出流道内的水。当下流道有蛇形流场、交指型流场。
还有消费者对氢能技术的认知存在一定的差异,因为近几年氢能相关技术才逐渐出现在消费者视野,一方面氢气作为危化品管理,消费者担心氢能源就是氢弹,易产生爆炸,虽然在燃料电池汽车中,氢气以35~70兆帕的压力储存在专用氢瓶中,而且车载氢瓶要接受国家质检部门的严格的安全检验,需要通过破裂/火焰/射击/跌落等20项左右的安全测,但是总担心意外的情况发生,不信任感。
还有销量的大增一定是兼容性价比,但是氢电车的购买与使用成本高,目前丰田MIRAIFCV售价大于42万元,这个已经达到约2倍的锂电池汽车售价,甚至是3倍的普通燃油汽车的售价,氢电车的能量是来自氢燃料,它的成本约每千克70元左右,达到汽油价格的10倍,很难去接受,一年的时间无法有突破性的改善。
还有关于氢能源的能源效率方面,氢能汽车相比电动汽车的效率低。业内计算下在电动汽车启动后,汽车充电位置的电能供应将损失大概为5%,电池的充电和放电会产生额外10%的损失,还有电动机的5%损失,一共的损失高达20%。因为氢能汽车是把充电装置集成在车内,它的驱动方式与纯电动车一样,都是经电机驱动。那么电能损失也接近,但是按照制氢的过程中,由于制氢/运输/存储/氢能转为电能/氢加入汽车/电机驱动的步骤,它的电能的利用率不高,只达到38%,从汽车注入氢气开始算上,利用率最多也只有57%,远远低于电动汽车的利用率。