中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：說(shuō)到新能源車，大家想到的無(wú)非是油電混合動(dòng)力、純電動(dòng)等類型，但實(shí)際上，除了這兩種常見(jiàn)的新能源技術(shù)之外，氫能源技術(shù)和空氣混動(dòng)也分別是新能源的發(fā)展方向之一，一起來(lái)看看吧。
★氫燃料電池
其實(shí)氫燃料電池已不是什么全新的技術(shù)，20世紀(jì)60年代，氫燃料電池就已經(jīng)成功地應(yīng)用于航天領(lǐng)域。往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。
●氫燃料電池的工作原理是什么？
氫燃料電池基本工作原理是將氫氣送到燃料電池的陽(yáng)極板（負(fù)極），經(jīng)過(guò)催化劑（鉑）的作用，氫原子中的一個(gè)電子被分離出來(lái)，失去電子的氫離子（質(zhì)子）穿過(guò)質(zhì)子交換膜，到達(dá)燃料電池陰極板（正極），與氧原子和氫離子重新結(jié)合為水。
由于供應(yīng)給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽(yáng)極板供應(yīng)氫，給陰極板供應(yīng)空氣，并及時(shí)把水（蒸氣）帶走，就可以不斷地提供電能。由于氫燃料電池不儲(chǔ)能，確切的講應(yīng)該稱為氫發(fā)電裝置。
●氫燃料電池汽車貴嗎？
盡管如此，基于燃料電池的汽車卻遲遲沒(méi)有進(jìn)入市場(chǎng)。不過(guò)在今年年底，美國(guó)市場(chǎng)將會(huì)有兩種車型可供選擇。
豐田Mirai Fuel Cell
豐田去年年底在美國(guó)交付了自己的Mirai車型，本田也表示其Clarity Fuel Cell應(yīng)該會(huì)在2016年上市，預(yù)期價(jià)格可能將在60000美元左右。這個(gè)價(jià)格與豐田Mirai車型的57500美元相比并沒(méi)有差太多。從租賃的價(jià)格來(lái)看，兩家也相差無(wú)幾——租期三年，每個(gè)月的租金都在500美元左右。
本田Clarity Fuel Cell
有很多家汽車公司的燃料電池車型在技術(shù)上與自家的電動(dòng)混合動(dòng)力車型相似，例如Mirai的很多配件都是Prius上的，包括鎳-金屬氫化物電池和電動(dòng)馬達(dá)；兩者唯一的不同在于它是靠燃料電池供能而不是燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。
●氫氣在哪里充？
汽油可以通過(guò)油箱進(jìn)入卡車，電力可以從高壓電纜上得到。那么氫要從哪里得到呢。起初，計(jì)劃從卡車背面的另一個(gè)高壓罐上得到，不過(guò)現(xiàn)在的新計(jì)劃是通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)燃料來(lái)代替。
“基礎(chǔ)設(shè)施是很重要的一個(gè)問(wèn)題，”奧迪電力驅(qū)動(dòng)方面的負(fù)責(zé)人Siegfried Pint在此前不久的底特律國(guó)際車展上表示。日前奧迪展示了其氫動(dòng)力的SUV——h-tron quattro，當(dāng)然到實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)還需要時(shí)間。
奧迪 h-tron quattro concept
Pint表示燃料電池技術(shù)正在發(fā)展，而且?jiàn)W迪認(rèn)為氫動(dòng)力的吸引力在于，與電動(dòng)汽車相比之下的低耗油時(shí)間，不過(guò)也還需要看考慮公眾對(duì)它的需求和認(rèn)可度如何。
在此期間，奧迪也在開(kāi)發(fā)可以現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生燃料的加氫站，通過(guò)當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的自然資源來(lái)提取供應(yīng)能源，可能是太陽(yáng)能或者是風(fēng)能，或者是附近的工業(yè)設(shè)施所產(chǎn)生的廢棄物的能量。
奧迪的Reinhard Hofmann博士表示奧迪無(wú)意稱為氫動(dòng)力的分銷商，但他認(rèn)為一體式氫氣發(fā)生器的研究是奧迪燃料電池研究的一個(gè)并行工程，即使奧迪不打算將其商業(yè)化，也不意味該項(xiàng)目不會(huì)有好的發(fā)展。
●氫燃料電池可能并不環(huán)保
如果沒(méi)有用環(huán)保意識(shí)的方式來(lái)生產(chǎn)氫氣，只是考慮是否高效的話，那么燃料電池是否有益于生態(tài)還值得商榷。就像對(duì)于電動(dòng)車來(lái)說(shuō)，如果你依靠的燃料運(yùn)輸動(dòng)力來(lái)源是骯臟的化石燃料，那么你所做的一切只是將等量的二氧化碳排放到另一個(gè)位置而已。
氫在這方面有天然有于電力的優(yōu)勢(shì)。作為交通運(yùn)輸新的選擇，在一個(gè)位置將水分解成氫后轉(zhuǎn)移到另一個(gè)位置，然后為燃料電池供能，被認(rèn)為要比靠運(yùn)行長(zhǎng)電纜更實(shí)用，尤其是當(dāng)靠近海邊時(shí)，儲(chǔ)存它只需要一個(gè)大罐而不是一排排的電池。
此外，氫燃料電池大范圍應(yīng)用的障礙還有這些：
1.金屬鉑的稀缺。在氫燃料電池發(fā)電的過(guò)程中會(huì)用到金屬鉑作為催化劑。這種金屬就是咱結(jié)婚買戒指那個(gè)比24K金更貴的那個(gè)鉑，它少啊，它貴啊，那么大規(guī)模生產(chǎn)氫燃料電池，這個(gè)鉑就是瓶頸，完全沒(méi)有規(guī)?；蟪杀緶p少的效應(yīng)，反而需求越多越貴，這可怎么辦好？
2. 氫氣的安全性。有人說(shuō)帶著氫氣瓶就像帶個(gè)氫彈，到底這個(gè)氫氣瓶會(huì)不會(huì)爆炸??？氫氣是最輕的氣體，它的擴(kuò)散性極強(qiáng)，氫的擴(kuò)散系數(shù)比空氣大3.8倍，比汽油大7.5倍，由此可以證明氫比汽油安全是有根據(jù)的。所以少量的氫氣泄漏，可以在空氣中很快被稀釋成安全的混合氣。氫氣的比重小，易向上逃逸，這使得事故時(shí)氫氣的影響范圍要小得多。
★空氣混合動(dòng)力
在新能源汽車領(lǐng)域，如純電動(dòng)汽車沒(méi)有突破瓶頸，那混合動(dòng)力(油電混合)依然是新能源汽車的主力，目前眾多汽車廠商都在積極研發(fā)與推廣。不過(guò)標(biāo)致-雪鐵龍集團(tuán)在這個(gè)領(lǐng)域另辟蹊徑，開(kāi)發(fā)出一套名為Hybrid Air空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)。
● 空氣混合動(dòng)力技術(shù)什么來(lái)頭？
空氣混合動(dòng)力的研發(fā)也是標(biāo)致這幾年才著手研發(fā)，相對(duì)來(lái)說(shuō)油電混合動(dòng)力技術(shù)的研發(fā)要早許多。在2010年，穆卡德姆和搭檔安德雷·亞爾斯成立了名為混合空氣動(dòng)力的研究項(xiàng)目，他們認(rèn)為借助壓縮空氣在汽車上的應(yīng)用也可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，而且更加環(huán)保。最初通過(guò)采用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與商用飛機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行連接，來(lái)檢驗(yàn)他們理論的可行性。
這套系統(tǒng)在2013年的日內(nèi)瓦車展上正式登臺(tái)亮相，當(dāng)時(shí)搭載這套系統(tǒng)雪鐵龍C3，官方公布百公里油耗僅為2.9L。而在今年的日內(nèi)瓦車展上，這套系統(tǒng)再次登臺(tái)亮相，搭載這套系統(tǒng)的標(biāo)致2008，百公里油耗僅為2.0L，這套混動(dòng)系統(tǒng)也日益完善。PSA集團(tuán)也表示，這套空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)將會(huì)在2016年正式量產(chǎn)，并率先應(yīng)用在旗下的中型車上。
● 它的結(jié)構(gòu)布局是怎樣的？
這套空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)主要包括三部分，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成、液壓泵/液壓馬達(dá)以及壓縮空氣系統(tǒng)。其中液壓泵、液壓馬達(dá)與變速箱是整合到一塊的(結(jié)構(gòu)布局與油電混合系統(tǒng)相似)。
壓縮空氣系統(tǒng)則包括高壓儲(chǔ)氣罐和低壓儲(chǔ)氣罐，里面裝的是活性穩(wěn)定的氮?dú)?。高壓?chǔ)氣罐位于車身底部的中央通道位置，而低壓儲(chǔ)氣罐則布置在后備箱區(qū)域。
由上面的結(jié)構(gòu)圖可以看到，壓縮空氣能量的釋放，是利用液壓油推動(dòng)液壓機(jī)構(gòu)(液壓泵與液壓馬達(dá))，進(jìn)而將動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)橋。而制動(dòng)能量的回收，也是通過(guò)液壓機(jī)構(gòu)，通過(guò)液壓油來(lái)壓縮空氣進(jìn)行存儲(chǔ)能量。下面我們來(lái)看看這套混動(dòng)系統(tǒng)是怎么工作的。
具體是怎樣工作的？
空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)與油電混合動(dòng)系統(tǒng)類似，包含了四種行駛驅(qū)動(dòng)模式：發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、高壓空氣驅(qū)動(dòng)、混合驅(qū)動(dòng)和能量回收。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式主要用于高速定速巡航(這也是發(fā)動(dòng)機(jī)最經(jīng)濟(jì)的工作區(qū)間)；純空氣驅(qū)動(dòng)主要用于城市道路(時(shí)速不超過(guò)70km/h)；而需要加速或爬坡時(shí)，兩者同時(shí)介入工作。最后就是制動(dòng)能量回收，這與電動(dòng)機(jī)回收電能存儲(chǔ)于電池有所差別，它是以壓縮氣體的形式儲(chǔ)存與儲(chǔ)氣罐里。
● 與傳統(tǒng)油電混合動(dòng)力有什么不同？
了解這套空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理后，會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)它與傳統(tǒng)的油電混合動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)省油耗的理念是一致的，同樣在純壓縮空氣驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)零排放，不同的是壓縮空氣系統(tǒng)與液壓馬達(dá)代替了動(dòng)力電池與電動(dòng)機(jī)，這也使得它們又有不一樣的地方。
從動(dòng)力單元結(jié)構(gòu)布局上看，空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)在體積以及重量上更有優(yōu)勢(shì)，畢竟壓縮空氣系統(tǒng)的布局更緊湊，尺寸也更小。
空氣混動(dòng)系統(tǒng)更加環(huán)保。我們知道空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)的采用的是壓縮氮?dú)?，容易回收利用，無(wú)污染。而傳統(tǒng)的動(dòng)力電池(如鎳氫、鋰電池等)回收處理成本高，容易造成污染。
與普通油電混合動(dòng)力一樣，它在純壓縮空氣工作模式下，一樣可以實(shí)現(xiàn)零排放，而且最高車速可達(dá)70公里每小時(shí)，基本覆蓋了市區(qū)的大部分行駛路況。從上面的圖可以看到，空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)制造成本相對(duì)于傳統(tǒng)的油電混合動(dòng)力要低不少。官方稱，城市駕駛，可以提升45%的燃油經(jīng)濟(jì)性，綜合路況的燃油經(jīng)濟(jì)性也能提升35%。
關(guān)于這套空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)的技術(shù)細(xì)節(jié)廠商還沒(méi)公布，例如在純空氣驅(qū)動(dòng)模式下的續(xù)航里程目前還不得而知。不過(guò)由于空氣壓縮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，使用的是“原料”是氮?dú)猓圃旒夹g(shù)與成本相對(duì)較低。而關(guān)于空氣驅(qū)動(dòng)與汽油機(jī)的配合工作能否做到現(xiàn)在電機(jī)與汽油機(jī)銜接的那么平順，也是未來(lái)值得關(guān)注的問(wèn)題。
