氢燃料和传统燃油有什么区别(一周回顾8)
氢燃料和传统燃油有什么区别(一周回顾8)传统的储氢方法有高压及液化储氢,材料储氢(包括金属氢化物储氢,有机氢化物储氢和多孔物质吸附储氢等)。二、氢气的储存和运输。一、制氢技术,制氢很容易,电解水就可以了,不过电从哪来?又回到前面电动车的问题了^_^。现在科研人员大力研发的太阳能制氢技术,产生的氢气只能用气相色谱来分析,写写文章还是可以的,实用就等等吧,不知道哪一年才可能。
"从油、电、氢燃料动力谁会成为未来能源来讨论,可以说油可能是老当益壮,电可能是后起之秀,氢燃料可能才是完美方案。"
请注意,只是可能。
小编们因为不具备相关的专业知识,所以容易被厂商的工程师洗脑。我这里帮你们反洗一下。
氢气确实是很有前途的,但是氢能的应用目前有很大的障碍比较大,使用氢燃料必须克服两大难题,
一、制氢技术,
制氢很容易,电解水就可以了,不过电从哪来?又回到前面电动车的问题了^_^。
现在科研人员大力研发的太阳能制氢技术,产生的氢气只能用气相色谱来分析,写写文章还是可以的,实用就等等吧,不知道哪一年才可能。
二、氢气的储存和运输。
传统的储氢方法有高压及液化储氢,材料储氢(包括金属氢化物储氢,有机氢化物储氢和多孔物质吸附储氢等)。
2.1 高压及液化储氢
这是最为简单的一种储氢方式,即通过对氢气加压或液化提高氢的储存密度。高压储存氢气容量可达4 wt%,但存在明显的缺陷:
1,高压储氢对容器的强度和材质的要求较高。
2,要将氢气压缩到20MPa,必须消耗较多的能量。
3,在实际应用中氢压从几百个大气压降到一个大气压,必须增设压力控制装置。
4, 在汽车上应用高压储氢具有较大的危险性(随车带着一个超大炸弹呀)。
在标准状态下,氢的密度是0.089kg/m3,在20MPa压力下,密度达到17.8kg/m3,而液氢和固氢的密度分别为70kg/m3和76.370kg/m3,远高于气态氢。因此,从增加存储密度的角度来看,液氢或固氢很有吸引力。但氢的临界温度为-241℃,在这样的超低温下,需要绝热性能优良的容器,防止液氢与外界发生热交换,同时氢气液化时也要消耗相当多的能量。
总之,高压储氢和液化储氢具有设备要求高,能耗高,完全性能差的缺点,这些问题均限制了液氢的实际应用。
---------------------------------------------------------------
宝马那那套低温高压储氢系统,成本高昂,毫无经济性可言。
----------------------------------------------------------------
2.2 储氢材料储氢
据测算,一台氢燃料电池驱动的电动汽车在500km的行程中需要消耗3.1kg氢气.根据普通小汽车油箱的容量推算,储氢材料的质量储氢量必须达到6.5%以上才能满足要求。
目前还没有一种已知材料可在实际中达到这一要求。曾经有文章报道说碳纳米管可以实现,最后的还是被证伪了。
氢能汽车目前的瓶颈在于储氢技术,只有这个技术取得突破,才有可能应用。而且氢能的应用可不像电池那么安全,宝马之类的汽车厂商进行研究,国内没有大规模跟进,这是完全正确的。
如果也像电动车一样一拥而上,大搞氢燃料动力,那危险性,可比纯电池电动车大多了。
第一件事,国内油价调整,加油站利润依旧相当可观。
7月8日零时,全国汽、柴油价格每吨分别下调95元和90元,测算到零售价格90号汽油和0号柴油(全国平均)每升分别下调0.07元和0.08元。这是近一个月来国内成品油价格第二次下调,不过,从下调的幅度来看,似乎只是做做样子,实在很没诚意。
以一辆百公里耗汽油10升、月跑2000公里的小型私家车来算,90号汽油大约每升下跌7分钱,在可以期望的下一次调价前(约半个月),该私家车主的燃油费用仅仅才减少7元。而一辆载重50吨,月跑1万公里,百公里消耗柴油38升的重型卡车,也仅仅只能减少152元左右的油耗成本。
为何油价下跌,中国消费者感受特别不明显?
在国际上,受OPEC增产、伊朗重启石油出口等因素影响,国际油价近来一直在低位徘徊。而实际上,今年以来,国内需求疲软,原油进口量同比减少了10%,但汽柴油零售价的调整跟批发价的步伐并不一致,本轮调整过后,批发价和零售价差距拉得更大大,加油站利润相当可观。有专家认为,国内油价没有随国际大幅下跌,一个重要原因是油品升级导致成本上升;他们认为,当前环保标准提高,对油品质量要求不断升级,所以炼油成本在增加。另一方面,油价太低,对新能源的汽车等行业是非常沉重的打击,这意味政府每年不菲的新能源补贴和投入都打了水漂。
看情形,不管怎么样,国内油价是不会轻易下跌的。
第二件事,宝马在试验发动机喷水系统。
宝马官方公布了搭载水喷射系统的宝马1系测试车的相关信息。他们的测试原型车搭载218匹马力1.5升3缸涡增引擎,喷水系统以高压将水雾喷入进气歧管增压室,水汽蒸发带走热量,降低燃烧室温度,燃烧温度的降低也减少了氮氧化合有害气体排放。与此同时,富含水蒸气的混合气体受热膨胀做工,宝马因此减少了喷油量而降低油耗,动力输出也提升了10%。
这套系统喷水系统已经被应用在宝马M4 MotoGP安全车上。不过与之前发布的M4 MotoGP安全车不同,1系原型车使用的水并非来自额外的水箱,而是来自空调系统派出的冷凝水。最令人兴奋的是,宝马未来会在多款量产新车上推广使用这套系统。
第三件事,思域旅行车打破了吉尼斯非混动车型的最低油耗纪录。
本田的欧洲研发团队发起了一项挑战。他们驾驶一辆搭载的是1.6L i-DTEC柴油发动机的欧版思域Tourer wagon旅行版车型,经过8387英里(13498公里)的长途跋涉后,创造了平均油耗83.5英里/加仑(美制单位的加仑),即2.82L/100公里的非混动车型记录。
整个旅行耗时25天,驾驶员为本田欧洲研发团队的Fergal McGrath和Julian Warren。吉尼斯记录的要求是,绝对不能对车有任何改动,而且中途不能更换驾驶员。他们今年6月1号从比利时出发,6月25日开始回程,每天行驶7.5小时。在将近一个月的旅行中,他们一共只加了9次油,平均每932英里(约1500公里)才需要加一次油。此前大众的高尔夫TDI柴油车型在美国境内横跨48个州的旅行中也创造了81.17英里/加仑(2.88L/100公里)的成绩。
这三件事提示我们,石油的总储藏量只能再支撑人类花销几十年并非一定证据确凿,因为国际油价并没有一路不回头地往上涨;而科技进步,令传统的汽油、柴油发动机,也展现出相当大的压榨潜力。如果不太介意国内的油价,传统动力我们还可以心安理得地用上好长一段时间。
第一件事,上海市出台新规,新建停车场必须保证预留10%的停车位,用以安装充电设施。
按照新规定,新建住宅小区、超市卖场、商务 楼宇、党政机关等,以及独立用地的公共停车场、停车换乘(P R)停车场应按照不低于总停车位10%的比例预留充电设施安装条件。新规特别说明,物业不予配合建设的,业主可以向街道办投诉;而个人用户也可以享受峰谷电价,约为每千瓦时0.7元;同时也规定了经营充电服务的最高收费,暂定不超过每千瓦时1.6元。
上海目前建设有充电桩7496个,其中公用、专用充电桩3211个,私人自用充电桩4285个。对于上海市区民众来说,传统汽车牌照竞争残酷,一块铁皮的拍卖均价已经开到了8万元以上,而只要有充电设备就可以获得合法牌照的新能源汽车,自然成了无奈的选择。
不管你愿不愿意,新能源车在上海火了起来。
第二件事,北京新能源车上牌也要摇号,“百发百中”已经成为历史。
6月底,北京2015年第三个摇号期,申请通过示范应用新能源小客车指标的审核人数为6454人,环比增长92%。由于每期新能源小客车指标数量为5697个,这意味着本轮新能源小客车的中签率为88%。
申请购买新能源车的审核人数创了新高,而新能源车摇号中签率创了新低。传统汽车摇号中签遥遥无期,不少人转投新能源汽车试试运气,但现在新能源汽车申请“百发百中”的结果已成为历史。
这说明,新能源车在北京也火了起来。强有力的政策支持是新能源汽车热度大增的主要原因。北汽新能源销售人员告诉记者,不限行政策发布后,来店咨询的消费者数量翻了三倍。重庆长安新能源汽车有限公司总经理任勇也直言不讳,由于政府的政策和财政支持,现在很多车企开始在新能源汽车制造上发力:“车企的策略是哪儿补贴高就往哪儿走,但你又不能要求政府去补,没办法的。”
第三件事,大众、日产、丰田和特斯拉,纷纷亮出了他们的的“超级电池”。
续航里程短、充电时间长、售价相对高一直是阻碍新能源车进入“寻常百姓家”的三大短板。续航里程一直以来是电动车最脆弱的软肋,最根本的原因,是电池的能量密度远远不及汽油和柴油。
一些车企已经着手开发下一代的“超级电池”,努力令他们的电动车满电续航里程到达或接近普通小轿车一箱汽油的水平。日产、大众、特斯拉均对现有锂电池进行升级,北汽新能源则是采用能量密度更大的三元锂电池;丰田则计划引入碳化硅技术,减少电动机和电容之间的电能无用功损耗。
特斯拉看中了石墨烯。对于特斯拉所使用的锂电池而言,电极材料是决定其能量密度的关键因素。石墨烯是一种新型材料,是已知材料中最薄的一种。由于它的电阻率低,电子迁移的速度极快,表面积大和电性能良好,被科学家认为是锂离子电池的理想电极材料。石墨烯锂电池很适合瞬时大放电量以追求加速快感、能量密度高令续航里程延长的特斯拉。
大众、日产不约而同的看上了固态锂电池。固态锂电池革新在于用固态离子替代了传统锂电池中的液体电解质,可有效的避免不良化学反应的发生,并可与更广泛的电池化学过程兼容,从而提高电池的功率和储能密度,实际表现上就是车辆续航里程及使用寿命的增加。相比传统液态锂电池,固态电池可将电动车续航里程提升一倍,且造价更低廉,这一技术也被视为替代现有电动汽车锂电池重要手段之一。有消息透露,下一代的大众的e-Golf和日产的聆风,在搭载超级电池后纯电动续航里程都达到了300公里,续航能力已开始接近普通的家庭轿车了。
丰田则致力于研发的碳化硅半导体技术,并将其融入到混动系统中。丰田的想法是,利用新的半导体技术,大幅降低混动系统PCU(动力控制单元)的线圈以及电容器的尺寸,以逐步减少电动机与电池间的无用功能量损耗,并且削减电动机20%体积,这在某种程度上也降低了车型本身的重量。现款普锐斯百公里综合油耗为4.3L,而新一代普锐斯车型采用全新半导体材质的混动系统后,百公里综合油耗将降低23%,至3.3L。
第四件事,美国的一项调查表明,某些电动汽车对于环境的污染明显高于传统汽车。
有美国调查团体呼吁,电动汽车应该上缴更多的税款,而非获得补贴。如果将视角从汽车的排放转移到那些为他们提供电力的供电厂,你便会了解其中的原因。
来自美国国家经济研究局的经济学家们正在研究电动汽车实际的排放量。这些科学家在美国的一个郡进行地毯式调查,分析传统车型和电动车辆的废物排放量。他们整理出常规汽车的燃料利用率,污染指数和其他危害。对于电动汽车,他们则是测试每英里耗电量,并且整理出大约1486个电能发电场每小时发电的废物排放量,从而演算出电动汽车实际消耗的污染程度。
结果他们发现,在美国西部各州,电动汽车作为清洁车型,每英里仅花费1美分;而在美国中西部和东北各州,电动汽车成本更贵,对于环境污染方面影响更大,因为这些地区电力大都还是火力发电,环境污染严重。所以电动汽车并不一定是环保的。反过来你也可以认为,现在的传统动力汽车,在普遍情况下,其实是相当环保的。
这四件事提示我们,无论是政策上,还是在技术上,以电驱动汽车的想法越来越成熟。就目前来说,油也好,电也好,谁比谁更环保还有争议,而它们主要矛盾也不是谁将要取代谁;最起码的,电池技术上的推进,那么油电混合也将取得很大的进步。但是把赌注单独押在电动汽车这个选项上,万一这并不是最终的答案呢?
只有一件事,宝马向人们展示了氢燃料动力的i8和5系GT原型测试车。
和丰田交上朋友之后,宝马也跟着一只脚踏上了氢燃料动力这条船——丰田真心希望把所有能拖上船的同行都拖上船。不过,就现有技术水平和可操作环境来看,氢动力燃料电池确实已被越来越多的汽车厂商视为“最有可能实现的完美的零排放方案”。其实早在15年前,宝马就已经独自着手研发,然后在2013年开始和丰田洽谈合作,最终在2013年签署了燃料电池车方面的合作协议。假如未来汽车的口粮有任何巨大的变化,宝马希望氢动力燃料电池驱动能顺利地接班,并且在世界上保持领先的优势。
在创新日,宝马向记者们展示了氢燃料动力的i8和5系GT原型测试车。它们的能量全部来自于氢燃料电池。氢燃料产生电能,暂时储存在电池里,然后按照需求传递至后置电机,最大能输出188kW(256PS)功率。对于i8来说,这套氢燃料动力和1.5T混合动力比似乎弱了一些;但是相较5系GT而言,汽油版5系GT 528i的最大功率也仅为180kW(245PS),所以这套188kW(256PS)的氢动力系统满足正常使用是完全没有问题的。在气罐内充满氢气后,它们的最大续航里程可达300英里(约为483公里),这样的成绩大幅领先许多纯电动车型。最关键的一点是,向气罐里压入氢气就像加油一样,时间上可比充电快多了。
从结构上看,不同的是,放置传统汽油发动机的位置换成了依靠氢燃料电池组的驱动电机;相应的,底盘中部放置了一个可容纳约7.1升的储氢罐;而后部行李箱下方位置则是电池堆栈的位置。事实上,这辆原型车仅仅是看上去像一辆BMW 5系,相关动力传动系统都有了根本性的改变,宝马并没有公布这辆原型车的具体造价,但工程师向大家打了个有趣的比方:它的价格足以购买停满一个小型停车场的所有普通版BMW 5系GT。
使用氢动力燃料电池驱动技术最大的好处就是实现零排放的同时,最大限度的保证了车辆性能和使用成本与传统内燃机汽车相当。就拿这辆BMW 5系GT原型车来说,它的最高时速可达180km/h,驱动电机可释放约180千瓦(245马力)的最大功率,一次加满氢燃料可实现的续航里程可以超过500公里,加注时间也可以控制在4-5分钟。宝马保证通过底盘悬挂系统方面的调校,整体的驾驶感受依旧是一辆“典型宝马”。唯一不同的,只是没有了内燃机车的轰鸣声。
相比于驱动电机和电池组,这个类似“路灯杆”或者“大号干电池”的储氢罐其实更值得一提,相比于一般能源,氢燃料的物理属性更为活跃,同时,单位容积的存储容量也会受到更多限制。因此在这个储氢罐内部还增加了高强度碳纤维保护内胆,并放置了冷却系统,使氢燃料在储氢罐中以高压低温的气态形式存放,约为零下200-230℃(氢燃料在零下240℃以下时会呈液态形式)。
按照宝马的计划,这套氢燃料加注设备会率先在德国慕尼黑使用,然后覆盖德国,再然后是面向欧洲市场。而中国市场会稍晚一些,但也开始了积极的考察和实验阶段,比如在建设成本和推广等方面,政府方面早前曾希望先期引入350帕压强的加注设备,而目前也开始考虑直接与欧洲接轨,引入700帕高压加注设备。
宝马和丰田早在2013年就签署了燃料电池车方面的合作协议,而丰田的第一款氢燃料电池车Mirai在2014年已经上市销售。目前,宝马并没有计划打造一款氢燃料电池版的i8或者5系GT量产车型,它们都只作为研究车辆,为日后宝马推出氢燃料电池车提供强大的技术支持。但是,宝马希望在2020年左右推出自己的第一款量产氢燃料电池车,并计划在2025年以内推向市场。
可惜,氢燃料动力这套“最完美的方案”,无论在技术探索上,还是政策鼓励上,国内暂时都是一片空白。