氢能源汽车;氢能源汽车上市时间

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氢能源汽车;氢能源汽车上市时间

氢能源车是当下继电动车之后的热点。

氢能源的优点主要在于环保。按质量计,氢的发热值是所有的化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,约1.4x10kJ/kg,是汽油发热值的3倍。氢气消耗后,产物是水,基本没有污染环境的问题。如果大量使用氢能源,所谓的环境保护问题将迎刃而解。

不过,氢气的原子量很小,氢气很轻,地球引力拉不住,会散逸到太空中,所以,自然界中氢气很少,氢气不可直接获得,只能制备,是一种二次能源。目前制氢技术主要有两个路线。一是传统能源和生物质的热化学重整,比如,煤气化制氢、天然气制氢、甲醇裂解制氢。另一条路线是水的电解和水的光解。

氢能源的应用有两种方式:一是直接燃烧(氢内燃机),二是采用燃料电池技术,这种技术路线,因为没有卡诺循环的限制,相比于氢内燃机效率更高,一般能达到60%,更具发展潜力。

应用氢能源的难点,在于存储。储氢方法现在主要有低温液态储氢、储氢材料储氢、高压气态储氢三种。

低温液态氢,储运简单,体积占比小,不过成本高,仅适用于不太计较成本问题且短时间内需迅速耗氢的航天航空。

储氢材料储氢,简单地说,就是把氢溶于材料中。一些金属化合物具有很强的储氢能力,如稀土类化合物(LaNi5)、钛系化合物(TiFe)、镁系化合物(Mg2Ni)以及钒、铌、锆等金属合金。这些化合物可以像海绵吸水一样大量吸收氢气。这种方式的优势是储氢体积密度大,占用空间最少,操作容易、运输方便、成本低、安全等,但目前技术未大规模普及。

目前最常用并且发展比较成熟的储氢技术,是高压气态储氢。其储存方式是采用高压将氢气压缩到一个耐高压的容器里。目前所使用的容器是钢瓶,它的优点是结构简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快。但用高压储气瓶储存氢气时要保持低温,这又是一套复杂的系统。高压气态储氢的最大问题是有泄漏爆炸隐患,风险高。2008年丰田发布的FCHV-adv,采用的是燃料存储压力为70MPa的氢气罐。这是一个很高的压力。

储存氢带来的风险,这是氢能源最大的问题。

氢气在空气中的爆炸极限是4.0%至75.6%的体积浓度。也就是说,当空气中的氢气的浓度低于4.0%,不会燃烧,高于75.6%时,遇到火源,只会安静燃烧,不会发生爆炸。但4%—75.6%这个范围,就会爆炸。这是一个非常广的范围。作为对比,瓦斯也就是甲烷的爆炸极限在5%~15%,比氢气小很多,但我们也时常听到瓦斯爆炸事故。

氢的这个特性,决定了氢能源的风险。在日本氢气及燃料电池示范项目(Japan Hydrogen & Fuel Cell Demonstration Project)所进行的安全性教育项目中,也提到了在密闭环境中因氢气泄漏导致爆炸的可能性。

这个技术特征,具体到使用场景,就会带来更大的风险。

在一个开放的空间,氢气泄漏,会立刻上升,基本上没有太大的问题。但氢气在封闭空间和半封闭空间的安全性,是一个很大的挑战,可以说从来没有解决过。当地下车库有一辆车的氢气泄漏了,从这辆车开始,一直到浓度降低到4%的地方,只要有人抽烟、有电器开关的小火星,就会发生爆炸。氢气是慢慢扩散的,由近到远,浓度缓慢下降,从75%至4%意味着氢气可以扩散很远。这就意味着不像现在的电车燃烧,在地库、隧道烧起来了,只烧一辆车,最多前后左右的几辆车,但氢能源车发生事故,就是爆整个地库、整个隧道。

有人或许会说,如果氢燃料电池车大规模普及,地下停车场、隧道等设施,也会增加预警氢气泄漏、增加换气设备,但所谓“多个香炉多个鬼”,复杂的系统一定是会出问题的。这就像煤矿有专业的通风系统,但还是会出瓦斯爆炸事故。

所有的技术要在社会中运行,最终也绕不过谁承担成本、风险、谁受益的经济学问题。

一辆电车燃烧了,赔偿周围的几辆车,一百万、两百万,保险公司会负责。保险公司不能负责,车主还能卖房子。所以,对于电动车车主的邻居来说,电车燃烧的风险,始终是有人能负责的,那么,可以放心,反正能找到人赔。所以,有人买了电车,邻居虽没好处,但也谈不上有难以承受的风险。但氢能源车,一爆爆整个地库,车主必然破产。而且,爆炸的威力和燃烧是不可比的。对氢能源车车主的邻居来说,承担了更大的风险,但却没好处。你觉得他会不会让邻居买电车,小区居民会不会一起驱逐电车?2019年,韩国在4个月时间内发生两起与氢能源相关事故,韩国民众担心在自己的地区修建氢气设施会带来危险,就走上街头抗议。

我们讨论氢能源,一个重要的前提就是,现在已经有了电动车。对消费者来说也是如此,有了电车这个前提,为何还要考虑氢能源?现在电车的日常使用价格(不考虑折旧)已经非常便宜了,氢能源车很难再有价格优势。对车主来说,相对于电车,增加了风险,但收益却不大,那么,车主为什么要购买氢能源车?

所以,我们分析氢能源的前景,不能单纯地分析氢能源本身的技术经济特征,而应该放在电动车的前提之下,进行技术经济分析,得到的结论,也就更清晰。

• (本文仅为作者个人观点,不代表本报立场)

刘远举

责编 陈斌

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