出于對(duì)環(huán)境和未來(lái)能源危機(jī)的擔(dān)憂,國(guó)家和地方財(cái)政用于補(bǔ)貼新能源汽車的資金高達(dá)上百億元,意在培育自主品牌的新能源整車及零部件企業(yè)。其中,動(dòng)力電池就是培育對(duì)象的重中之重。動(dòng)力電池作為新能源汽車“心臟”,關(guān)于著新能源汽車跑能多遠(yuǎn)。
隨著我國(guó)新能源汽車的快速發(fā)展,近兩年燃料電池的市場(chǎng)需求猛增,迎來(lái)了“黃金時(shí)期”。據(jù)數(shù)統(tǒng)計(jì)2015年我國(guó)新能源汽車產(chǎn)量達(dá)到37.9萬(wàn)輛,動(dòng)力電池整體出貨量達(dá)到157億瓦時(shí),同比增長(zhǎng)3倍多。
不過(guò),在繁榮的同時(shí),也暴露出一些新的問(wèn)題。8月21日,以“安全保障創(chuàng)新引領(lǐng)”為主題的中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)夏季論壇在河南鄭州舉行。論壇上,業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,隨著國(guó)家政策激勵(lì)制度的逐步退坡,行業(yè)普遍意識(shí)到,研發(fā)試驗(yàn)?zāi)芰ζ?、關(guān)鍵技術(shù)不足、燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈不完整、低溫環(huán)境適應(yīng)性差等問(wèn)題將成為制約我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的障礙。尤其是電動(dòng)汽車的安全問(wèn)題,已成為橫亙?cè)诋a(chǎn)業(yè)發(fā)展路上的首道關(guān)卡,甚至決定著產(chǎn)業(yè)最終的成敗。
燃料電池與固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)
燃料電池(FuelCell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池,電就被奇妙地生產(chǎn)出來(lái)。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等,像一個(gè)蓄電池,但實(shí)質(zhì)上它不能“儲(chǔ)電”而是一個(gè)“發(fā)電廠”。但是,它需要電極和電解質(zhì)以及氧化還原反應(yīng)才能發(fā)電。
近些年來(lái)電動(dòng)汽車的頻繁亮相,人們?cè)缇土?xí)以為常,再加上政府的大力支持,汽車廠商都相繼推出了多款純電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車,充電站的建設(shè)也日趨成熟。相比之下,同樣作為新能源的燃料電池汽車卻是幾度沉浮,雖然各方面性能都讓它有望成為內(nèi)燃機(jī)汽車的替代者,但十多年前高昂的售價(jià)和人們對(duì)其可靠性的質(zhì)疑,仍舊離我們很遠(yuǎn)。
燃料電池的明顯優(yōu)勢(shì):
①氫是世界上最多的元素,氫氣來(lái)源極其廣泛并且是可再生資源,所以用氫氣作為“燃料”似乎最合適不過(guò)。
②由于燃料電池是化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能,相比內(nèi)燃機(jī)的燃燒作用不會(huì)產(chǎn)生大量廢氣與廢熱,轉(zhuǎn)化效率更可超過(guò)50%(內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)化效率為10%),排放物也只有水,也不會(huì)對(duì)環(huán)境溫度造成影響。
③使用壽命長(zhǎng)于電化學(xué)電池并且電池維護(hù)工作量很小。
④相比于純電動(dòng)車的充電時(shí)間來(lái)說(shuō),燃料電池加注氫氣的時(shí)間很短,幾乎與內(nèi)燃機(jī)汽車添加燃油時(shí)間相當(dāng),大約在3-5分鐘左右。
燃料電池的種類有很多種,但目前應(yīng)用在汽車領(lǐng)域的多數(shù)為質(zhì)子交換膜燃料電池。由于90年代質(zhì)子交換膜燃料電池在技術(shù)上獲得了突破,奔馳于1994年生產(chǎn)了第一代燃料電池汽車necar1,此后眾多汽車廠家紛紛投入了燃料電池汽車的研發(fā)中。質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電效率高、輸出比功率高、使用壽命長(zhǎng)、噪音低等特點(diǎn)讓其運(yùn)用在汽車領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。
固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池。由于固態(tài)電池的功率重量比較高,所以它是電動(dòng)汽車很理想的電池。2015年3月,英國(guó)戴森公司(Dyson)創(chuàng)始人詹姆斯·戴森首筆1500萬(wàn)美元的投資投向了固態(tài)電池公司。
據(jù)其官方稱,Sakti3已制造出能量密度達(dá)1100瓦時(shí)/升的電池,這一能量密度幾乎是目前鋰離子電池的2倍。美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)的電池專家、材料科學(xué)教授凱文·瓊斯(KevinJones)認(rèn)為:如果電池蓄電量能像Sakti3提出的那樣多,那么電動(dòng)汽車的購(gòu)買和使用成本就有可能與普通汽車相同。
而且固態(tài)電池還有另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)——在事故中損壞時(shí)不易爆炸或起火。要知道的是,在此之前,在新能源汽車領(lǐng)域與特斯拉同樣享有盛名的菲斯科,后來(lái)之所以會(huì)破產(chǎn)并慢慢銷聲匿跡,在很大程度上就是因?yàn)槠漕l繁出現(xiàn)的電池起火事件以及其他故障。
總結(jié)
不管是燃料電池與固態(tài)電池也好,都要以安全第一為原則來(lái)研究、開發(fā),千萬(wàn)別一味爭(zhēng)取補(bǔ)貼、一味追趕潮流等本末倒置而忽視安全等問(wèn)題。