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来源:氢能社
氢燃料电池技术工作原理
目前主流的新能源汽车运用的是锂电池,锂电池是储能装置,而燃料电池不是电池,是发动机。燃料电池其实相当于传统汽车的内燃机。内燃机烧油,只是能量转化装置,燃料电池烧氢气,也是能量转化装置,不是储能装置。
氢燃料电池的工作原理
氢燃料电池是一种新型的能源转换技术,它利用氢气与氧气的反应产生电能,不产生任何有害污染物,是一种非常环保的能源。氢燃料电池可以替代传统的化石燃料,成为未来可持续发展的能源之一。
氢燃料电池由几层材料组成,包括质子交换膜、阳极和阴极。氢气进入阳极,在那里分裂成质子和电子,质子穿过膜到达阴极,而电子则通过外部电路,产生为电机供电的电流。空气中的氧气进入阴极,在那里它与质子和电子结合产生水蒸气,这是车辆的唯一排放物。这种车辆需要稳定的氢气供应才能运行,氢气储存在高压罐中,因此,加氢类似于加油,只需几分钟即可完成。
氢能源汽车国外内发展情况
氢燃料电池最主要的应用场景是氢燃料电池汽车,其核心部件包括氢气贮存罐、净化器、泵、流量计、电解质膜及催化剂等。其中,氢气贮存罐尤为关键,其制造技术尚处于发展阶段,主要由新兴企业和科研机构引领。国内制造商虽已在北京、上海、广东等地集聚,但在技术上与国际巨头相比仍显薄弱。
氢燃料电池车的工作原理
全球范围内,氢燃料电池汽车的发展主要集中在美、日、韩、中四国。日本、韩国及欧美国家的汽车巨头,如丰田、本田、日产、现代、戴姆勒、通用等,均在该领域投入巨资,取得了显著成就。特别是其氢气贮存罐技术,已达到商业化应用水平,展现出强大的国际竞争力。
国内技术现状与国外技术现状对比
从发展阶段来看,我国目前具备小规模推广氢燃料电池汽车的应用条件。同国外相比,标准化体系尚不完善,产业链有待健全,加氢站建设也需加速。
成本:
阻碍氢燃料电池车发展的最大瓶颈
经济性是商业化的必要前提。电动乘用车在中国的迅速普及无疑得益于其巨大的经济性,同样,成本是氢燃料电池汽车实现商业化绕不开的一座大山!
优势:与传统汽车相比,燃料电池车能量转化效率高达60%~80%,为内燃机的2~3倍。氢燃料电池汽车时真正意义上的零排放和零污染,是完美的汽车能源,相比燃油、锂电池车,氢燃料电池车具有更长的续航里程、更快的充能速度、更强的低温性能等优势,氢燃料电池汽车在业内素有“终极环保车”之称!
锂电池与燃料电池的综合对比
劣势:氢燃料电池车劣势也是显而易见的,最大的缺点就是,价格昂贵,配套基础设施不完善,但是前景广阔,充能时间短,续航稳定,环保无污染,而且氢气可以从电解水和工业副产品氢气之中提取,对于缺乏石油资源的国家来说,意义重大。
燃料电池汽车成本构成
随着科技的进步,曾经困扰氢燃料电池车发展的诸如安全性、氢燃料的储存技术等问题已经逐步攻克并完善,然而成本问题依然是阻碍氢燃料电池车发展的最大瓶颈。氢燃料电池的成本是普通汽油机的100倍,这个价格是市场所难以承受的。
纯电动车只是过渡
氢燃料汽车才是未来?
近年来,政府、产业、行业、企业及相关专业机构等多方进行了积极的推动和努力,我国氢能产业和燃料电池汽车的发展正驶上“快车道”。
根据中国汽车工业协会发布的数据,2023年中国氢燃料电池汽车销量同比增长72%,达到5805辆。与此同时,韩国氢燃料电池汽车销量同比下降55.2%,至4631辆。由此,2023年中国取代韩国,成为全球最大的氢燃料电池汽车市场。业内普遍预期,氢燃料电池汽车即将迎来放量阶段,2024年中国燃料电池汽车销量有望迈过1万辆大关;2030年左右,氢燃料电池汽车产业将实现真正的商业化落地。这段时间内,行业必将会经历一轮轮的试错和大浪淘沙,稳定的技术最终也将被筛选出来。
我国氢燃料电池产业链代表企业
据悉,目前已有10多个省、50多个城市陆续发布了氢能产业专项规划。长三角、珠三角、环渤海等地区已初步形成氢能产业集群。目前国内氢燃料电池领域涌现出了亿华通、捷氢科技、治臻股份、国富氢能、重塑股份、国鸿氢能等头部企业,以及明天氢能、未势能源、爱德曼、骥翀氢能、上海碳际、科润新材料、鸿基创能等一大批核心环节新势力公司。
据预测,预计到2030年氢燃料电池系统生产成本将降低至当前的一半。到2035年我国氢燃料电池系统的生产成本将降至目前的五分之一,到 2050年将降至300元/kW[23]。此外,到 2035年,汽车生产成本方面,氢燃料电池汽车将具备与内燃机汽车同等的竞争力。
可以说,氢能可能不是现在,但是在未来,氢能必将在我们的能源体系之中占据重要的位置,当续航2000千米,5分钟“满血复活”的氢燃料汽车一发布,电动汽车可能真的会感觉到压力山大了。
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