“水动力”汽车到底是真是假?日本氢燃料电池汽车告诉你真相

前段时间,河南南阳日报头版刊发的一则消息——《水氢发动机在南阳下线,市委书记点赞!》引发众人热议。水真的能成为一种燃料吗?

这则新闻中的汽车生产商表示,汽车只加水就可以持续行驶,汽车的特殊转换装置用到了一种特殊催化剂,可以将水转化成氢气,再产生电能驱动汽车行驶。特殊催化剂是什么操作?我们都知道催化剂的作用是加快化学反应速率,并不能提供能量,由此看来,这种“车载水解制氢”技术更像是一场骗局。

所谓“水氢发动机”其实是“氢燃料电池”, “氢燃料电池”是以氢气作为动力的,并不是说加水就可以行驶的,其中还涉及到一系列物理化学复杂反应。

近年来每一次国内外的大型车展上,总少不了日本氢燃料电池汽车的身影。让我们一起看看日本氢燃料电池汽车是什么样的。

日本氢燃料电池汽车的代表——丰田Mirai

2018年5月,李克强总理访问日本,在北海道参观了日本丰田汽车制造厂。丰田公司展示了各种各样自主研发的高科技汽车产品,其中包括全球首辆大规模生产的氢燃料电池汽车——丰田Mirai。

丰田Mirai发布于2014年12月15日,售价为520万日元左右,约合人民币31万。Mirai的储氢装置可以储存氢气5公斤,加满氢气仅需3-5分钟,加满后的续航里程为650公里,它的储氢能力和续航里程在世界范围内处于顶尖水平。

新能源汽车产业日渐发达,目前纯电动汽车充满电可以行驶的最大距离为250千米左右,还需要数小时充满电才能开始下段旅程,而氢燃料电池汽车续航里程长、加注燃料时间短,相对于电动汽车有很大优势。氢燃料汽车在使用时可以实现“零排放”,比起电动汽车的电池回收利用问题,以及普通内燃机汽车排放有害气体造成的空气污染问题,从环保角度的确更胜一筹。

Mirai使用的燃料电池系统由丰田汽车自主研发,主要包括六个子系统:燃料电池堆、储能电池、高压储氢罐、驱动电机、PC升压变频器和动力控制装置。

根据Mirai的官方电池参数,Mirai使用的燃料电池为固体聚合物电解质燃料电池,最高输出功率为114千瓦,由370块电池单线堆叠组成,体积功率密度和质量功率密度分别为3.1kW/L和2.0kW/kg,处于世界领先水平。Mirai的燃料电池系统不仅可以为汽车提供电能,还可以作为备用发电机,为其他设备供电。

针对加氢站等基础设施的建设问题,丰田公司免费公开了五千多项氢燃料电池的技术专利,以便其他汽车制造公司也投入生产氢燃料电池汽车,扩大市场规模,降低加氢站的建造和使用成本,使更多的氢燃料电池汽车可以上路。

为何日本车企热衷于研发燃料电池汽车?

日本是一个岛国,资源匮乏,能源依赖于进口。2011年3月日本9级地震引起的福岛核电站核泄漏事故之后,日本放弃了核电,投入火力发电,以至于日本对化石能源的需求量也进一步扩大。因此,日本一直都在寻找清洁高效又能在本土制备的能源。

为了环境的健康可持续发展,日本车企在新能源汽车上投入大量的研发资金。以丰田汽车为例,该企业早在2015年定下“丰田环境挑战2050”目标:在2050年前停止生产和销售仅靠发动机行驶的汽车。这个目标有效地提高了高混合动力汽车和燃料电池汽车的占比,加快了研发进程,汽车二氧化碳的排放量也得到了很大控制。

丰田汽车公司重视新车的研发,目标锁定于新能源汽车。目前,日本销量最高的电动汽车生产商就是丰田汽车。此外,由于传统电池回收利用问题的限制,技术已经成熟的混合动力汽车已经不再是研发的重点,燃料电池汽车逐渐成为新的科研项目。1992年,丰田汽车展开对燃料电池汽车的研发,并于1996年推出了首款燃料电池汽车,但由于昂贵的价格和基础设施的缺乏,燃料电池汽车停留于研发阶段,没有被大规模生产和销售。尽管如此,丰田公司一直持续研发新的燃料电池汽车,并始终相信燃料电池汽车是节约资源和保护环境的中流砥柱。

日本“氢能源”战略布局

氢燃料电池汽车的上线,可以看出日本的能源格局逐步向“氢能源”倾斜。2017年12月26日,日本政府正式发布“氢能源基本战略”:2030年以前,不断升级技术,把氢能发电成本降低至与液化天然气发电相同的水平,实现氢能发电的商用化。

2015年至今,全球氢燃料电池车的销量逐年增长,丰田Mirai占据榜首。氢燃料电池车在日本本国有很大的市场,得益于加氢站的扩建。加氢站作为氢燃料电池汽车的基础设施,很大程度上决定了氢燃料电池汽车是否能投入使用。日本三大汽车企业——日产、丰田和本田已经联合投资日本国内加氢站的建设。2017年,日本11家公司共同成立了一家新公司开展氢燃料电池汽车加氢站的投资建设工作。

结语

日本车企仍在大力开发氢燃料电池汽车,推动环境的可持续发展。虽然“水动力”汽车的技术还实现不了,但氢能源的利用也是一项高效节能环保的重要举措。