氫燃料動(dòng)力電池是真正的黑色科技嗎?

最近，比亞迪(01211)向投資者透露，它正在開發(fā)氫燃料動(dòng)力電池。實(shí)際上，今年五月，比亞迪與一家美國公司混合動(dòng)力電力公司達(dá)成了一項(xiàng)協(xié)議，在氫燃料動(dòng)力電池巴士上進(jìn)行合作。

不僅是比亞迪，據(jù)了解，國內(nèi)公司濰柴動(dòng)力(02338)、長城汽車(02333)，先后布局氫燃料動(dòng)力電池，日本豐田早在1992年就開始了氫燃料動(dòng)力電池汽車的研究。

那么，這種讓汽車制造商忙個(gè)不停的氫燃料動(dòng)力電池是一種什么樣的黑色技術(shù)呢?是什么讓氫燃料動(dòng)力電池汽車上路進(jìn)行測試?

氫燃料動(dòng)力電池:新能源的最終療法?

鉛酸電池是市場上動(dòng)力鋰電池的重要組成部分，而鋰離子電池是燃料動(dòng)力電池的一小部分。

無論燃料動(dòng)力電池是否是新能源的最終解決方法，下面是一些數(shù)據(jù)。

鉛酸電池和鋰離子電池都是儲(chǔ)能電池(二次電池)，即要先充電再放電，其實(shí)質(zhì)是金屬元素氧化還原的可逆反應(yīng)。以鉛酸電池為例(如下圖)。從左到右是放電過程，從右到左是充電過程。根據(jù)電子守恒，響應(yīng)是2電子響應(yīng)。鋰離子電池的工作原理與此類似，但只有一個(gè)電子傳遞響應(yīng)。

從周期表中可以看出，鉛的分子量是207.2，鋰的分子量是6.9，這意味著每運(yùn)輸一個(gè)電子，鉛和鋰的差值是103.6和6.9。

讓我們看看氫燃料動(dòng)力電池，氫和氧(空氣)在陽極和陰極分離，在催化劑的用途下反應(yīng)和放電。反應(yīng)式告訴我們每個(gè)氫原子可以攜帶一個(gè)電子，攜帶一個(gè)電子所需的氫是1。

相比之下，氫燃料動(dòng)力電池?cái)y帶電子所需的質(zhì)量比鉛酸電池或鋰離子電池要小，簡而言之，要更高的能量密度。氫能的能量密度具有明顯的優(yōu)勢。

事實(shí)上，遠(yuǎn)不止這些。因?yàn)樵趯?shí)際響應(yīng)中，電池的能量轉(zhuǎn)換會(huì)有損耗，二次電池的充放電過程比燃料動(dòng)力電池的直接放電損耗更為嚴(yán)重。由于不受卡諾循環(huán)的約束，燃料動(dòng)力電池的理論能量轉(zhuǎn)換功率可達(dá)90%以上，實(shí)際功率可達(dá)60%。

在實(shí)際應(yīng)用的過程中,氫燃料動(dòng)力電池也有儲(chǔ)能電池的無可比擬的優(yōu)勢,也就是說,收費(fèi)五分鐘,電池壽命為一千英里,氫充電5分鐘旅行500公里,在儲(chǔ)能電池仍躺在充電樁出現(xiàn)能量。

從理論上講，氫燃料動(dòng)力電池可能是新車的最終解決方法，它結(jié)合了汽油動(dòng)力汽車的高能量比、充電和運(yùn)行的能力，以及超越儲(chǔ)能電池的高轉(zhuǎn)換功率的無污染優(yōu)點(diǎn)。

為何氫燃料動(dòng)力電池汽車還沒有上路?這就談到了氫燃料動(dòng)力電池汽車道路上的幾個(gè)路障。

那么氫燃料動(dòng)力電池汽車呢?

首先，假如一輛車想要上路，它必須不僅僅是一輛車自己的工作。它涉及氫的生產(chǎn)儲(chǔ)存和運(yùn)輸加氫站氫汽車充電。同一燃料動(dòng)力電池系統(tǒng)的裝配要求包括極板、電解質(zhì)、交換膜、催化劑、疏松層等部件。

問題是，如何制造氫?目前主流制氫方法有煤制氫、氯堿副產(chǎn)物制氫、電解制氫等，這一弊端仍然十分明顯。

相關(guān)分析表明，煤制氫更不用說煤化能在多幾道工序中，假設(shè)氫中含有不純的二氧化碳或一氧化碳，很容易毒害電池催化劑。氯堿副產(chǎn)氫的生產(chǎn)依賴于工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)布局，不適合大規(guī)模推廣。

水電解制氫還要其他能源電能化學(xué)能電能的漫長道路，但假定初期的能源是清潔能源如風(fēng)能、太陽能就好，假定是其他方法能源是一分錢一磅的。

此外，氫氣是一種體積密度非常小的氣體，這使得儲(chǔ)存和運(yùn)輸非常困難。一是儲(chǔ)能率低，二是安全性差。再加上現(xiàn)在氫站的布局少了，這是很不舒服的。