cookieOptions = {...}; . 燃料電池車 PK 純電動車:孰優孰劣? - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

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2016年9月30日 星期五

來源: 愛卡汽車 作者:王宇

Electric Vehicle Car Solar Energy

現如今,新能源汽車已經成為一種未來趨勢這已是不爭的事實,各大車企都在不遺餘力的追趕潮流讓人不禁感嘆道,清潔能源真的到了黃金時代。

不過在新能源內部,「幫派鬥爭」已經初現端倪,燃料電池(Fuel cell)和純電動的戰爭已經開始,那今天就讓我們簡單分析一下,燃料電池or純電動,誰才是未來新能源領域的一哥?
  
一、燃料電池「風流史」
說起燃料電池,我想大部分人對它並不是特別熟悉,因為燃料電池在實際生活中的應用並不廣泛,但如果談起燃料電池的歷史,它算是非常久遠。

在1838年,燃料電池的原理就由德國化學家克里斯提安·弗里德里希·尚班(Christian Friedrich SchÖnbein)提出,而在隨後,英國物理學家威廉葛洛夫基於尚班的理論,對燃料電池的原理進行了驗證,並在1842年將燃料電池設計草圖登刊發表,引起了科技界的討論。

燃料电池汽车VS纯电动汽车

其實燃料電池的概念誕生很早,只是由於當時技術限制,直到近些年它才逐步進入民眾視線。(圖為燃料電池演示模型)


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早先的燃料電池體積都相當巨大,並且運用領域也局限於航空、軍事等高尖端行業。

既然理論得到了充分驗證,那燃料電池的首次應用,是在美國的雙子星航空計劃中,而在汽車領域的應用則需要追溯到1991年。

在上世紀90年代初,羅傑比林期(Roger Billings)發明出世界上首個應用於汽車的氫燃料電池,而在1994年得益於質子交換膜燃料電池在技術上的突破,賓士生產出第一代燃料電池汽車necar1,從此各家車企紛紛投入到燃料電池的研發當中,開創出一股風潮。

現在賓士的GLC F-CELL、豐田的Mirai(未來)無疑是燃料電池汽車界中的代表車型。

燃料电池汽车VS纯电动汽车

得益於質子交換膜在技術上的進步,在1991年賓士生產出第一代燃料電池汽車necar1,而在今天賓士也製造出最新燃料電池汽車GLC F-CELL。

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賓士之後,各大車企紛紛投入到燃料電池的研發之中,現在豐田的Mirai(未來)無疑是燃料電池汽車界的代表人物。

二、燃料電池技術原理,你就當看得懂:

其實燃料電池的技術原理並不複雜,簡單言之,它就是通過氧化還原反應,將燃料中的化學能,直接轉換成電能的一種技術。如果將蓄電池比喻為蓄能站,那燃料電池無疑就是發電站,只要有源源不斷的燃料,那化學反應就不會停止,這樣的優勢無疑就在於它可以為設備提供出穩定不間斷地電力,直至燃料耗盡。

燃料电池汽车VS纯电动汽车
  
其實燃料電池的技術原理並不複雜,簡單來講就是通過氧化還原反應,將燃料中的化學能,直接轉換成電能的一種技術。

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燃料電池可以為汽車提供出穩定不間斷地電力輸出,這就是它最為明顯的優勢之一。


目前燃料電池的種類有許多,但工作原理都大致相同。在汽車領域使用的燃料電池,大多為質子交換膜燃料電池,因為這種電池具有發電效率高、輸出比功率高、使用壽命長、噪音低等特點,所以它成為燃料電池中的主流選擇並不稀奇。

並且質子交換膜燃料電池,在實際中的表現,也完全可以滿足汽車廠商的要求,這才是它存在的最大意義。
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質子傳導燃料電池示意圖

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質子交換膜燃料電池,在實際中的表現可圈可點,所以它成為了汽車廠商的不二選擇。
  
除去發電效率,質子交換膜燃料電池,在結構上也較為簡單,電極(Electrode)、電解質隔膜(Electrolyte Membrane)、集電器就是它的主要構成。

所以它想在技術上有所突破,其相對於技術複雜的燃料電池而言,可能更加容易,這也是為何汽車廠商選擇它的一個重要原因。

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汽車廠商所追求的燃料電池必然是結構簡單且成本可控的,它們最終的目的僅僅只是盈利罷了。
  
三、燃料電池有何優勢?
如果我們先拋開燃料電池的技術難題不談,我相信它的優勢還是相當明顯的。咱們且不說燃料電池汽車的續航里程,相較於純電動汽車要高出不少,僅僅就是「氫」動力這一項就足以領先內燃機和純電動,畢竟氫作為世界上最豐富的元素,又作為可再生能源,無疑是燃料的最佳選擇。

燃料电池汽车VS纯电动汽车
氫氣作為世界上最豐富的元素,又作為可再生能源,無疑是汽車燃料中最佳的選擇。
  
並且在這個環保至上的年代,氫的能量轉化效率超過了50%,且排放物只有水,這無疑就是零污染的典範。

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燃料電池汽車所排放出的產物只有水,這絕對算是零污染的典範。
  
其實燃料電池的優勢還有很多,但大部分人對於燃料電池的接受程度並不高,這可能是由於它的商用計劃一直不順利,並且安全方面被人所擔心的緣故吧。

不過隨著豐田MiraiHondaFCV Concept、現代ix35 Fuel Cell等車型的頻繁亮相,大家對於燃料電池汽車有了進一步認識。

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其實燃料電池汽車一直不被世人所接受的主要原因依舊是安全問題,但隨著越來越多燃料電池車型的出現,人們正在逐步改變對燃料電池的看法。


其實要說起燃料電池汽車界的代表車型,我覺得必屬豐田Mirai莫屬,作為世界上第一款量產發售的燃料電池車型,它真的讓我們看見了燃料電池未來的希望。

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如果談起燃料電池汽車界的代表人物,我覺得非屬豐田Mirai莫屬,作為世界上首款量產發售的燃料電池車型,它讓我們看到了燃料電池未來的希望。

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豐田Mirai採用了前驅佈局,驅動電機位於發動機艙內,最大功率114kW,0-100km/h加速10秒,其在動力性能上和普通內燃機車型相差無幾,值得欣慰。


除了性能,Mirai的售價也是它的一個亮點,約合180萬新台幣的價格,相對於之前燃料電池汽車的製造成本,下降了約100倍!不得不說這是豐田的一個飛躍性進步。

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而650km續航里程,3分鐘加滿氫氣這都是Mirai的成功之處,所以將它比喻為燃料電池的先驅者,一點也不為過分。


並且在Mirai上市之後,豐田宣佈了向全球企業免費開放其燃料電池的5680項專利,這其中包括Mirai的1970項關鍵技術,不難發現,豐田正在逐步推廣燃料電池汽車的發展。

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豐田為了推廣燃料電池技術,免費開放了專利使用。
  
四、問題依舊巨大的燃料電池:

不過,燃料電池雖然看起來相當美好,但依舊存在許多問題,技術、基礎設施、民眾接受率、氫氣提取效率等都是擺在企業面前的難題。
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雖然在Mirai正式銷售之後,燃料電池的未來看起來相當美好,但其在技術、基礎設施建設等問題上依舊存在巨大問題。


我們以氫氣提取為例,雖然氫氣是這個世界上最為豐富的元素,但是燃料電池所需要的氫氣,並不是隨意含有氫元素的物質就能夠滿足的。

在現階段制氫過程中,提取效率普遍低下是其共通現象,並且在制取過程中,也會產生大量碳排放,這就和用火力發電為純電動汽車供電相似,究竟是否真的環保有待考究。

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在氫氣提取過程中,提取效率十分低下,並且也會產生大量碳排放,這就讓人們思考燃料電池是否真的環保?


而在看看加氫設施的建設,突然感覺充電站數量真的好龐大!果然「鋼鐵人」馬斯克在談及燃料電池未來發展的時候,表現出的不屑是有原因的。

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現如今加氫設施的建設不提也罷!
  
五、簡單聊聊純電動汽車吧:
說完燃料電池,咱們看看純電動汽車。近幾年,純電動汽車的發展可謂風生水起,一時間純電動汽車大有三十年內取代內燃機佔領地球的勢頭。

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現如今,公車都在向著電動化發展,不得不說純電動汽車已經迎來了它的首個黃金時代。

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按照現在的勢頭,純電動汽車大有三十年內取代內燃機,成為地球「霸主」的樣子,不過真的是這樣麼?


仔細想想,除了特斯拉之外,電動汽車靠譜的究竟有多少呢?我想這也寥寥無幾,續航里程、充電問題依舊是擺在消費者面前的難題。

現如今選擇純電動汽車的,要不就是極端環保主義者,要不就是受到政策限制,只能購買純電動汽車的人,自己心甘情願去選擇新能源車型的其實並不多。

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其實在我的印象中,電動車除了特斯拉、騰勢等一些高端產品外,靠譜的並不多。

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在購買電動車的人群中,絕大多數都有著不可言說之痛,不過也有購買電動跑車的人們,他們的目的是為了提升生活檔次,和普通人群截然不同。


現如今新能源汽車的優勢就在於,它擁有了最為基礎的充電設施,可以解決一定基數的電動車充電問題。並且在充電站建設數量上,也呈現出直線增長態勢,這是加氫設施根本無法比擬的,所以在基礎設施建設方面,充電站遠比加氫設施成熟。

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在基礎設施建設上,充電站相對於加氫設施而言成熟許多,這也是純電動汽車相對於燃料電池汽車,最根本的優勢所在。


而在技術方面純電動也要比燃料電池成熟許多,我們就以最基礎的電池來講,雖然純電動電池製造成本依舊高昂,但已處在可控範圍之內,其性能也都相當可靠。

而燃料電池由於製造技術複雜,依舊很難大批量產,並且其使用的主要催化材料鉑金屬的價格也居高不下,屬於不可控制變量,僅僅這一點,純電動也優勢巨大。

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現如今,純電動汽車的製造成本已經處於可控階段,其車輛核心電池的技術相當成熟,而石墨烯的出現,更可能加速純電動汽車的發展。


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燃料電池由於主要催化材料鉑金屬的價格昂貴,所以燃料電池的成本,依舊處於車企不可控制的狀態,這才是燃料電池量產的最大阻力。


要說純電動或者燃料電池哪種類型更具優勢?我覺得從長遠的角度來看,兩者不分伯仲。

為什麼這樣說呢?因為技術是一種神奇的東西,我們不知道燃料電池未來可以走多遠,但從現在的角度來看,它正在逐步成熟,起碼Honda Clarity FCV、Tucson Fuel Cell等車型的亮相,意味著燃料電池汽車已經具備了生產基礎。


燃料电池汽车VS纯电动汽车
  
從長遠的角度來看,燃料電池和純電動的競爭可能不分伯仲,畢竟技術一直在進步,未來如何發展我們也無法預測。

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而站在現階段來講,燃料電池的發展已經步入正軌,逐步走向成熟已是不爭的事實。


純電動現如今最大的優勢就在於它已經步入初步成熟階段,這是燃料電池很多年都追趕不上的,並且在很多國家政府的大力推動下,純電動汽車也在蓬勃發展,有著光明的未來。如此看來,想要讓它們分出個誰高誰低顯然不太現實,未來它們相互依存也未嘗不可。

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純電動汽車的發展已經步入初步成熟階段,其在政策的支持下,發展速度要超出我們想象。

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在未來,純電動汽車和燃料電池汽車相互依存的可能性非常之大,畢竟兩者都是順應時代發展的產物。

燃料电池汽车VS纯电动汽车
  (經過簡單對比之後我們可以很清楚發現燃料電池及純電動汽車分別的優缺點)
  
其實除了燃料電池和純電動,現在從內燃機向新能源過渡的最佳方案,應該是混合動力。畢竟混動技術已經成熟,其續航里程和油耗也有著優秀表現,在新能源車型遠未成熟之前,不失為一個理想的選擇。

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  從實際情況來看,混合動力是內燃機向新能源過渡的最佳選擇。
  
我隱約聽見有人說天然氣動力,在幾年之前,天然氣動力的確紅極一時,讓人看到了一絲希望。不過在現如今大街之上,跑著的天然氣汽車,絕大多數都是計程車或者公關交通工具,私家車採用天然氣動力的寥寥無幾,畢竟天然氣作為易燃易爆物品十分不安全,民眾接受程度也相當之低,這就導致了天然氣動力半路夭折。

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天然氣汽車?在經過實際驗證之後,廣大民眾表示將天然氣作為動力實在有些不靠譜,還是發展純電動吧。


編輯點評:其實在技術快速發展的今天,我們誰都不得而知未來汽車的主要動力是什麼,可能再過百年,核燃料成為了汽車的主要動力來源。但不管發展何種車型,其目的都是為了保護環境,服務用戶,所以管它是純電動還是燃料電池,只要有益於生活就夠了不是麼?

                                                                                                                                                                                                                             


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