氢能源汽车为什么要使用昂贵的燃料电池?直接使用内燃机燃烧氢气不行吗?

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氢能源汽车为什么不能像天然气车一样直接燃烧氢气?而要使用价格昂贵的燃料电池?跟天然气还真不一样!

有没有可能存在一种新能源车型,充能只需要5分钟,充满可以行驶1000公里,冬天续航不衰减,高速续航不打折?很多人说,这不就是燃油车吗?其实除了燃油车,还有一种车型也可以做到,那就是氢能源汽车。

但是目前的氢能源汽车,不管是丰田的MIRAI、本田的CLARITY还是现代的NEXO,都是氢燃料电池汽车,所谓的氢燃料电池汽车,就是把氢气通过催化剂铂转化为电能,很多人都不解,氢气不是燃料吗?为什么不直接燃烧氢气,而是要转化为电能,这不是多此一举吗?何况催化剂铂的价格那么贵?

其实,氢气内燃机其实并不是什么新鲜的概念,1841年,英国颁发了第一个用氢气氧气混合气工作的发动机的专利,进入21世纪车企也是有研发氢气内燃机的,福特、三菱、马自达、FEV等等车企或零部件供应商都有一些概念产品。有些车企的氢内燃机还量产了,宝马曾经研发出一款烧氢气的宝马7系,丰田也研发出了“三缸1.5T的氢燃料卡罗拉运动版,还参加了“富士SUPER TEC 24小时耐力赛”。但是历史都证明了把氢气直接喂给内燃机实在是太奢侈了,这条路线没有氢燃料电池汽车靠谱。为什么会出现这种情况呢?

1、氢内燃机效率低

以烧氢气的宝马7系为例,这款车可以容纳8公斤的氢气,但是这款7系的“氢耗”是3.7kg/100km,所以这辆车只能续航201公里,和现在的一些微型电动车差不多。而且。这辆6.0L V12的氢能7系的加速性能也令人汗颜,输出仅有260马力,需要9.5秒才能完成零百加速。白瞎了这款V12的发动机,要是烧汽油,不得给你跑个5秒以内的零百加速啊。

对比一下,氢燃料电池车丰田的MIRAI,5.6Kg氢气,一次加氢经过实测的行驶距离达1003km,平均燃料消耗量为0.55公斤氢气/100 公里,效率比氢内燃机要高得多。这主要是因为氢气虽然质量能量密度高,但体积能量密度低,而且氢气的点火能量极低,燃烧过程过快,所以普通汽油车上提高压缩比来提升动力和燃烧经济性的方式,对于氢气内燃机来说根本不适用。

2、氢内燃机不安全

虽然氢气本身逸散速度快,不容易沉积,是比汽油更安全的,但是氢内燃机的安全性要比氢燃料电池汽车要差一点,原因就是氢燃料电池汽车,它的氢气是以分子的形式附着在具有渗透性的薄膜,氢气由燃料电池的阳极进入,氧气则由阴极进入燃料电池。经由催化剂的作用,使得阳极的氢分子分解形成电流和副产物水。所以氢气不是以气体或者液体形式存在的,不容易发生爆炸。

但是氢内燃机不同,氢气和空气的混合气体,很容易因为过高的温度而提前点燃,甚至在进气门还没关闭之前就被点燃,导致出现回火、爆燃的情况,甚至导致爆炸。

因此,氢内燃机的技术路线基本上已经被否定了,这其中最根本的原因还是在于,氢内燃机终究还是内燃机,而汽油内燃机研究了上百年,依然还是难以突破50%左右的效率上限,45%已经是目前最高的热效率了,氢燃料内燃机在潜力上也是远不如氢燃料电池。

不过,即使是氢燃料电池车型,目前也面临着一系列的问题,比如说氢气的大规模运输和储存的问题,这些都是氢气未来发展需要解决的问题。氢燃料汽车,只是目前看起来很美好,真正普及恐怕还有很长的一段路要走。

标签: #氢能源 #燃料电池 #内燃机 #氢气