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| 本文作者： 不知 | 2014-12-26 18:49 |
干掉特斯拉！兩家日本最大的汽車制造商將在氫動力上下重注。豐田將在明年推出售價5.75萬美元的 Mirai 燃料電池汽車（FCV），而氫動力先驅(qū)本田也將在 2016 年推出一款氫動力汽車。等等，環(huán)保汽車不都是電動汽車（EV）嗎？
燃料電池汽車也可以算作電動汽車，但你可以在五分鐘內(nèi)給電池灌滿燃料，而不是等上幾個小時來充滿電。電動汽車要做到這一點，就必須更換整組電池。那為什么現(xiàn)在只投產(chǎn)了一種燃料電池汽車，而電動汽車卻無處不在呢？這就是一個有關(guān)效率、燃料、污染和政治的故事了。
燃料電池汽車也是電動汽車，只不過“電池”是氫氧混合燃料電池。和普通化學(xué)電池相比，燃料電池可以補充燃料，通常是補充氫氣。一些燃料電池能使用甲烷和汽油作為燃料，但通常是限制在電廠和叉車等工業(yè)領(lǐng)域使用。
和普通電池一樣，燃料電池由陽極、陰極和電解質(zhì)組成。大部分燃料電池汽車如 Mirai 或本田的 FCX Clarity 使用聚合物交換膜燃料電池(PEMFC)。在這一系統(tǒng)中，氫氣受壓通過鉑催化劑，分解成兩個氫離子和兩個電子。這些電子會驅(qū)動汽車的電動機，而氫離子會和氧氣結(jié)合成水，以蒸汽“廢氣”的形式排出。通過將這些電池堆疊在一起，就能為汽車提供足夠電力。
哪些廠商在制造燃料電池汽車呢？韓國現(xiàn)代在今年夏天推出了 Tucson 燃料電池汽車，租期三年，每月需付費 499 美元，并計劃今年在南加州銷售 60 輛 Tucson。上文提到的豐田 Mirai 會在明年上市（出租價格每月 499 美元，從加州開始）；本田的燃料電池汽車會在 2016 年上市（本田最近終止了 FCX Clarity 項目，但在 2008 年至 2014 年間出租了 45 輛）；寶馬很快就會宣布一款燃料電池驅(qū)動的原型車，并同意與豐田共享技術(shù)；包括通用汽車在內(nèi)的其他汽車制造商也在測試燃料電池汽車。
如果你想要一輛百分百環(huán)保的燃料電池汽車，就必須以不造成污染的方式來制造氫氣。這可不容易，目前最好的方法是通過電解水來制造氫氣，即用電將水分解成氧氣和氫氣。目前最好的電解水系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化率只有 80%，并不怎么高效。
甲烷轉(zhuǎn)化（上圖）要更劃算，但卻會造成污染。蒸汽需要加熱到 700 到 1000 攝氏度，然后與甲烷結(jié)合生成氫氣和一氧化碳，以及少量二氧化碳。得益于水力壓裂法生產(chǎn)的大量天然氣，美國有 95% 的氫氣通過這種方法來制造。
電動汽車已經(jīng)在道路上（和你家中）建立了充電基礎(chǔ)設(shè)施，但氫氣銷售點卻很少，相隔距離也很遠。這部分是由于缺少需求，還有就是建造成本高昂。普通的電動汽車充電站只需花數(shù)十萬美元來建造，特斯拉的超級充電站建造成本高達 30 萬美元。但建造一個氫氣燃料站需要花費 100 萬至 200 萬美元，因為需要解決處理液態(tài)氫氣的問題。因此，美國現(xiàn)在只有大約 50 個氫氣燃料站，其中 22 個位于加州。
為什么這么貴？根據(jù) Autoblog Green 披露的細節(jié)，氫氣燃料站的主燃料箱以至少負 250 攝氏度的溫度存儲著近 1 萬加侖液態(tài)氫氣。和天然氣或柴油不同，液態(tài)氫氣保存在地面上的一個特別區(qū)域，與泵分離。然后液態(tài)氫氣會在汽化塔內(nèi)轉(zhuǎn)化成氣體，然后加壓傳輸給更小的儲罐來銷售。
《人車志》(Car and Driver)描述了充氣過程：
首先需要將一個多管通信插頭插入汽車，以了解其燃料需求
接著需要連上氫氣噴嘴，用扭鎖和泵來密封
一些燃料電池汽車可以同時接受 350 個大氣壓和 700 個大氣壓的氫氣，后者的行程更遠。只需 3 分鐘到 5 分鐘就能充滿 700 個大氣壓的氫氣，價格約3 美元至 3.5 美元GGE（每加侖汽油當(dāng)量）。
豐田和本田將向買家免費提供三年氫氣。豐田計劃逐步增加在美國的氫氣燃料站數(shù)目，將在加州新建 19 個，并在紐約和羅德島之間建造 12 個。加州已撥款 2 億美元用于興建氫氣燃料站，并想在 2016 年時將這一數(shù)目增至 40 個。不過，幾乎沒有其他州宣布類似計劃，意味著燃料電池汽車早期用戶想要環(huán)游美國會有困難。
如果你正在閱讀本文，我猜你不想留給后代子孫一個烏煙瘴氣的地球。而且我們已經(jīng)詳細闡述了電動汽車如何來幫助減少溫室氣體排放。但購買環(huán)保汽車也有更自私的理由。從長期來看，如果算上折扣，日產(chǎn) Leaf、豐田普銳斯(Prius)等環(huán)保汽車要比普通汽車更省錢。那么燃料電池汽車的費用相比其他環(huán)保汽車如何呢？
燃料電池汽車相比電動汽車的主要優(yōu)勢就是方便。氫氣燃料電池汽車只需 3 到 5 分鐘就能充滿長途行駛所需的氣量，而 Tesla Model S 至少需要 20 分鐘才能充滿電（見上圖），但行駛的距離還不到氫氣燃料電池汽車的一半。這讓燃料電池汽車更方便日常使用，汽車制造商們據(jù)此認為，希望尋找更環(huán)保汽車的消費者也許會認為燃料電池汽車要比電動汽車更實用。
州監(jiān)管機構(gòu)也這么想?，F(xiàn)在汽車制造商需要在 15 分鐘內(nèi)充滿足夠行駛 285 英里的燃料才能獲得滿額加州零排放汽車(ZEV)信用點。這些信用點可以轉(zhuǎn)售給汽車制造商，特斯拉在去年首次盈利靠的也是 ZEV 信用點。然而，像 Model S 這樣的純電動車現(xiàn)在已經(jīng)不符合獲得滿額 ZEV 信用點的規(guī)定，因為大部分電動汽車都達不到補充燃料的要求。你很快就會看到，加州的政策變更或許會增加污染，但這無疑會激勵豐田、本田和其他公司在電動汽車之外制造燃料電池汽車。
至于性能和環(huán)保性方面，燃料電池汽車使用和電動汽車一樣的電動馬達，性能表現(xiàn)差不多。豐田 Mirai 百公里加速時間大約為 10 秒，能行駛 434 英里。燃料電池也更適合皮卡和 SUV，目前的鋰電池沒法滿足這些車型的需要。鋰電池也要比燃料電池組/氫氣箱重得多。
但你是否就該為只排放水的燃料電池汽車感到驕傲呢？悲哀的是，答案是不。
燃料電池汽車的主要問題是，制造驅(qū)動它們的氫氣燃料要消耗比普通電動汽車更多的能源。污染也是個很嚴重的問題。
豐田表示，全新 Mirai 售價 5.75 萬美元，聯(lián)邦和州政府補貼后的價格可低至 4.5 萬美元。這比特斯拉要便宜不少，但日產(chǎn) Leaf 的售價差不多是 3 萬美元，補貼后的價格約為 2 萬美元。如上文所述，給燃料電池汽車補充的氫氣價格約為3 美元GGE，美國能源部估計給一輛車加滿氣需要花約 50 美元（豐田的免費燃料不算在內(nèi)）。這意味著，一輛燃料電池汽車的維護成本是普銳斯混合動力汽車的兩倍，是電動汽車的四倍。的確，這一成本會隨時間推移降低，但電動汽車和混合動力汽車也一樣。
除了甲烷轉(zhuǎn)化，獲得綠色氫氣的唯一可行的方式是通過電解。但坦白講，這一過程中消耗的電可以更好地用在普通電動汽車上。正如上面的圖表所示，相比起氫氣燃料電池汽車，電動汽車能更好地利用電力。至少這就是燃料電池技術(shù)的現(xiàn)狀。
好吧，假設(shè)你使用的氫氣來自于甲烷轉(zhuǎn)化。這至少要比燃燒天然氣或柴油好，對吧？并不完全如此。福特最近表示，相對于燃氣發(fā)動機，燃料電池汽車“對環(huán)境的好處有限”。而且可能要更糟一些，因為最近的研究顯示，甲烷基礎(chǔ)設(shè)施的泄露情況比原先想象的還糟糕（最高達 7%），而作為溫室氣體，甲烷的溫室效應(yīng)是二氧化碳的 86 倍。
正如上文所述，氫氣具有爆炸性，很難處理。輸電就相當(dāng)簡單，每個房子都有電。但氫氣燃料電池汽車需要對制造和運送環(huán)節(jié)投入巨資，每一個環(huán)節(jié)又會增加成本、復(fù)雜性和污染。
從這些標準來看，相對于環(huán)保省錢的電動汽車，氫氣燃料電池汽車根本沒法比。但在消費者的心中，“實用”也很重要，燃料電池汽車加滿燃料的速度更快，行駛的距離更遠。而且，氫氣燃料電池汽車還處于早期階段，充電式電動汽車在 10 年前也存在似乎無法克服的問題，現(xiàn)在美國境內(nèi)有近 28 萬輛電動汽車。
正如一名燃料電池汽車推動者所說的，目前上路的汽車中仍有 97% 的車輛用汽油做燃料，電動汽車粉絲何必嫉恨氫氣燃料電池汽車呢？燃料電池的發(fā)展將推動技術(shù)改進，希望也能在未來讓化石燃料汽車永遠從道路上消失。
via engadget
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