馬斯克曾經這樣評價氫燃料電池, 非常愚蠢。真的有這麼不堪嗎?

馬斯克曾經這樣評價氫燃料電池,非常愚蠢,更像是一種營銷策略,而不是新能源汽車的長期解決方案。它的評價有道理嗎?氫燃料電池真的有這麼不堪嗎?他所使用的鋰電池就一點毛病沒有嗎?

好,咱們今天就來簡單討論一下,順便再拉一種新的電池殺入戰局,固態電池,一個一個來啊,

馬斯克曾經這樣評價氫燃料電池, 非常愚蠢。真的有這麼不堪嗎?

先說今天用的最多的鋰電池啊,本質上呢,它就是我們的手機、相機、膝上型電腦等等這些移動電子裝置裡面的電池的放大版本,只是啊,放大的不單是體積,還有數量。跟使用單個單元的小電池相比,電動汽車裡面的鋰電池呢,是將數千個這樣的小單元捆綁在一起形成的一個容量更大的組合體,因此啊,才能夠驅動汽車這樣的大傢伙嘛,和傳統的鉛酸鎳鉻電池比起來,鋰電池的能量密度要高很多,所以不僅能夠儲存下更多的電量,連使用壽命都要長得多啊,於是就非常適合拿來作為新能源汽車的能量供應源了。

馬斯克曾經這樣評價氫燃料電池, 非常愚蠢。真的有這麼不堪嗎?

到了今天,很多充滿一次電的鋰電池電動汽車呢,已經基本上能夠跑過跟加滿一箱油的燃油汽車差不多的里程了,這麼看起來是美好的,但是啊,它也有天然缺陷啊,最大的一個問題就是安全性,鋰電池的穩定性其實並不是可充電電池技術裡面最高的,它怕高溫,它怕過充,他怕過放,他還很怕碰撞,因此啊,他們就需要更高的保護級別,不僅是物理上的盔甲保護,還包括系統上的電子保護,每一個鋰電池呢,都需要有專門的保護電路,以確保他們能夠在安全範圍內去執行。

馬斯克曾經這樣評價氫燃料電池, 非常愚蠢。真的有這麼不堪嗎?

這些呢,就勢必增加了整個系統的成本,複雜程度和重量嘛,成為鋰電池的一大缺點,而因為這個大缺點,其他的一些小缺點也冒了出來了,比方說這樣的電池更難回收,他們的輪胎會因為重量的增加而更快的被磨損,開發週期也因為要考慮1/3車重的電池該如何平衡分佈而拉的更長等等等等,另外,儘管鋰電池已經擁有不錯的生命週期了,但是隨著時間的推移,其充放電的效能呢,也會下降,而且這跟你用多用少還關係不大啊,即使擺在那兒不用,它的效能也照樣會往下掉的。當然最後一點啊,就是所有人都是繞不開的里程焦慮了,再怎麼樣,鋰電池的容量還是有限的,還是跑的不夠遠的,還是需要比加油久的多的充電時間的,短途開開還行,要是跑長途嘛,就得要再認真考慮考慮了,那開長途啊,就真的沒有享受清潔能源的資格了嗎?

馬斯克曾經這樣評價氫燃料電池, 非常愚蠢。真的有這麼不堪嗎?

哪裡啊,不是還有氫燃料電池驅動的電動車嗎?儘管馬斯克說他非常愚蠢,但其實它有一些優勢呢,是遠超鋰電池的,比方說能量密度,壓縮機器擁有高達4萬瓦時每公斤的能量密度,而鋰電池呢,對比起來最好的情況下也只有可憐的278瓦是每公斤,僅僅只是前者的0。7%都不到。哎,這意味著啊,使用氫燃料電池的汽車可以在不增加更多重量的情況下帶來更大的續航里程,再加上嘛,它是加氫而不是充電的,因此可以獲得像是加油那樣的時間優勢,徹底的就沒有里程焦慮了。你看多好,既實現了100%的綠色環保,又沒有一點的里程焦慮,它會不會才是新能源汽車真正的未來呢?

馬斯克曾經這樣評價氫燃料電池, 非常愚蠢。真的有這麼不堪嗎?

哎呀,光看好處當然是這樣啊,但是等我們繞到它的背面,就不僅要感嘆一下為什麼馬斯克如此不待見氫燃料電池了。有人會說,安全是它的頭等問題,這個不假啊,氫氣具有相對較低的燃點以及非常寬的空燃壁,是一種自帶危險的氣體,尤其是考慮到這裡用的還是它的壓縮狀態。但是啊,可能讓你感到意外的是,跟汽柴油這類石油衍生燃料比起來呢,它卻擁有一個巨大的優勢,它輕啊,它大大的經過了空氣啊,所以就能夠在發生火災時呢,透過開啟緊急限壓閥,快速的將它吹到空氣當中,即便此時它被點燃了,也會像一個大火機一樣對著天空去燃燒,並不會傷到周圍的人和車的,實際上豐田甚至還用子彈射過他們的氫氣罐呢,結果跟電影裡面子彈打進油箱的效果徹底不同,沒有爆炸,沒有燃燒,僅僅只是讓比空氣更輕的氣體透過彈孔逃逸到了空氣當中而已。所以這麼看起來,安全性並不是氫燃料電池的一個大問題。那什麼才是呢?是成本,是效率,是它到底綠不綠色了?

馬斯克曾經這樣評價氫燃料電池, 非常愚蠢。真的有這麼不堪嗎?

先說成本啊,雖然氫是這個宇宙當中儲量最為豐富的元素,但是啊,它基本上是不會單獨存在的,而是跟水、碳氫化合物,比如甲烷,還有其他的一些有機物結合在一起。因此要把它作為燃料呢,首先第一步就是要將它從這些化合物當中提取出來了,可惜的是啊,這些過程要麼根本就談不上綠色,要麼花費高昂,要麼就效率低下。目前大部分的氫氣呢,都是透過一種叫做蒸汽重整的過程來製造的,它透過將高溫水蒸汽同天然氣結合來將其中的氫氣提取出來,這種方法一是排放了大量的廢氣,所以並不環保,二是浪費了大量的熱量,所以非常低效,如果把它作為燃料用到氫燃料電池當中,那還不如直接在汽車裡面燒天然氣好了,綠色和效率兩頭都沒有佔到,幹嘛還多此一舉呢?那就試試第二種方法,電解水產生氫氣如何啊?

馬斯克曾經這樣評價氫燃料電池, 非常愚蠢。真的有這麼不堪嗎?

這次咱們用來自綠色能源的電,比如太陽能、風能等等,環保就沒問題了吧,可是它也照樣效率低啊,大約有30%的能量在轉換的過程當中呢,就損失掉了,因此拉高了成本。再加上大規模的建設基礎設施,建設加氣站,建設輸氣管,或者建設分散式的氫氣生產車間,都是要花很多錢的平臺下來,現在的結果就是啊,它每開一公里呢,就要比鋰電池汽車多花八到十倍的錢,他基本上就談不上什麼經濟性了啊。最後還有效率的比較啊,剛才我們已經提到,在用電來生產氫的過程當中,大約有30%的損耗了,其實總的損耗遠不止如此啊,壓縮氫氣時的損耗,儲存和運輸時的損耗,電池內部的轉化損耗,直流交流的切換損耗等等這些即使在最好的情況下,氫燃料電池最後也只能輸出其原先1/2還不到的效率,可比鋰電池要低得多啊,所以它前面的路還長著呢,馬斯克可以繼續正確一陣子了,但是也不能掉以輕心啊,因為一項新的電池技術很可能要來砸他們的飯碗了。

馬斯克曾經這樣評價氫燃料電池, 非常愚蠢。真的有這麼不堪嗎?

固態電池其實也算不上新啊,因為固態電池早就在一些小型的電子裝置上使用了,只是以前呢,他們不好充電而已。把固態電池用在新能源汽車上有什麼好處呢?

第一,由於它使用的電解質換成了固體,所以體積上大為縮小,只有鋰電池的一半左右,在同樣的空間裡面呢,咱可以裝進去兩倍的電池,從而帶來了翻倍的續航里程,很大程度上就解決啊,至少是大大緩解了里程焦慮的問題嘛。

馬斯克曾經這樣評價氫燃料電池, 非常愚蠢。真的有這麼不堪嗎?

其次,由於沒有液體它很安全啊,即使被破壞也不容易引發危險,於是保護措施呢,就能夠大大減化,帶來實質性的減肥瘦身了。成本下降,重量下降,即可以讓電動車輕裝上陣,也可以在原本的基礎上裝上更多的電池,帶來不可思議的大續航嘛,總之,靈活性就大大增加了。

馬斯克曾經這樣評價氫燃料電池, 非常愚蠢。真的有這麼不堪嗎?

最後,其充電效率更高,因此衝的更快,其使用壽命更長,因此能夠覆蓋汽車的整個生命週期,等等等等。是不是新能源車的夢想夥伴呢?當然是的啊,只不過它離大規模生產和使用呢,還是有距離的,科學家和工程師還在尋找更好的固態電解質材料,而在這之後呢,生產商還要想盡一切辦法來降低它的成本,哎,才能最終被市場接受嘛。不過,電動汽車的未來呢,是越來越光明瞭。