不用加油不用电丰田氢燃料汽车凭啥让汽车行业震颤?
发布时间: 2022-07-07 22:04:37 来源:新188体育入口 作者:新188体育决赛


  是燃油汽车之王。然而,由于环境污染问题,这家日本巨头正在从生产化石燃料汽车转向,虽然丰田的氢能源汽车震惊了整个汽车行业,但也有人提出了疑问。这期我们就来看看,丰田的氢能源汽车是如何利用氢来工作的,氢燃料汽车的优点又是什么呢?

  氢广泛存在于自然界中,比如在水中就含有大量氢分子,它也是地球上含量最丰富的元素之一,氢也存在于几乎所有的有机化合物中。例如在我们的身体中有61%是由氢构成的,正因为含量如此丰富,所以有人会想到用氢作为燃料来产生能量,这也就不足为奇了。那么,氢是如何为汽车提供能量的呢?这里主要有两种方式,一种是氢发动机,另一种则是氢燃料电池。尽管它们使用的原料都是氢,但却是两种完全不同的技术。氢发动机主要被用在中型或重型卡车上,简单来说它的原理跟普通汽车一样,都是通过内燃机燃烧来提供动力,只是把汽油换成了氢气而已,它的的优势在于技术成熟。因为这项技术的本质还是围绕着发动机展开的,而我们现在的发动机制造技术已经是轻车熟路了,所以并不存在太大的困难。而且它的维护成本和维护难度跟普通燃油汽车相比,几乎没有任何变化。

  有业内人士预测,未来几十年内,氢动力发动机将会在载重卡车、公共汽车、长途客车、建筑机械、农业机械以及海运船舶中得到普及。甚至在电力生产方面,也会有所作为。我们再来说说另一种技术,氢燃料电池。它跟氢发动机最本质的区别就是不通过直接燃烧氢气来获得能量,相反,氢燃料汽车跟电动汽车十分相似。

  那么氢燃料电池是如何工作的呢?首先,氢燃料电池在车外工作,它们通常位于汽车底盘位置,简单来说,跟电动汽车一样,氢燃料电池产生电力。它们为电动机和其他电力系统供电,其中,质子交换膜燃料电池(PEMFC)是最具潜力的电池技术之一。燃料电池主要由4部分构成,分别是阳极、阴极、 催化剂和电解液,它的原理也十分简单,首先氢气通过管道到达电池的阳极,并透过电极扩散层到达催化层,然后,在阳极催化剂(铂)的催化作用下,1个氢分子被分解成2个氢质子和2个电子,最后,氧气通过管道到达电池阴极,并透过电极扩散层到达催化层,在催化剂的作用下,氧分子和氢离子以及电子发生电化学反应。所以,氢电池汽车消耗的是氢气,生成的物质只有水。

  那么,为什么丰田要大力研发氢燃料电池呢?最主要的原因当然是环保。我们上面说了,氢燃料电池的产物只有水,其次就是高利用率,有资料显示,如果使用纯氢作为原料,燃料电池的效率将高达80%。也就是说,氢气中80%的能量都将转化成电能。考虑到通过电动机和逆变器的能量损失,最后能完全被汽车所利用的电能大概在60%左右。当然,这只是在理想状态下,可即便是在实际条件中,氢燃料电池的效率也要比燃油汽车30%-35%的效率高得多。

  其实,早在1992年,丰田就已经开始研发氢燃料汽车了,经过了22年的努力,2014年丰田发布了首款氢动力汽车-未来(Mirai)。初代未来的电池模块采用了紧凑型设计,这样会省下更多空间。2022年,丰田计划将氢燃料电池组再次进行升级,第二代模块将更加紧凑,更加轻便,拥有更大的能量密度。新电池主要有两种形式,一种是扁平的长方体,另一种则是立方体。它们更加灵活,可以运用到不同的车型中,而且新电池的续航里程将达到500公里,这要优于大多数电动汽车。

  第二代丰田氢燃料电池将在位于布鲁塞尔的丰田汽车欧洲研发中心生产,除了未来(Mirai)之外,丰田还开始了一些大型氢燃料汽车的研发工作。例如Sora公交车跟载重卡车,除了氢燃料电池,2021年丰田还宣布正式进军氢发动机领域,它们的第一款氢动力发动机将安装在丰田专业赛车上,它可以使用氢气为汽车提供动力,发动机则在丰田燃油发动机的基础上通过改造得来,在比赛过程中,它不会产生任何二氧化碳,这得益于氢气的充分燃烧。跟燃油发动机相比,它的速度更快,响应能力也更好,新赛车或许会成为赛车爱好者的最爱。

  如果你认为丰田只是在研发氢燃料电池和氢动力发动机,那就大错特错了。它们在氢供应基础设施方面也投入了大量资金,丰田的目标是让加氢站跟加油站一样多,为了保障供应,它们在福岛建立了自己的氢气制造中心。但这远远不够,想要让氢动力汽车被全世界所接受,丰田必须将氢供应基础设施全面铺开。那么问题来了,丰田有能力为全世界的氢动力汽车提供氢气吗?

  我们上面说过,虽然氢气大量存在于自然界中,但是提取它们并不是一件简单的事情,所以对于氢气一直存在一种争议。有人认为氢气并不能算得上是一种可再生资源,但丰田似乎找到了解决方案,它们可以从牛粪跟大豆中得到氢气。在洛杉矶车展上,它们宣布了Tri-Gen计划。丰田计划在北美建立一个氢气制造工厂,它可以从动物粪便中提取出甲烷气体,再将甲烷分解成氢气和水。项目投产后,日发电量约为2.35兆瓦,可以满足2350户家庭的日能量消耗,每天可以制造氢气1.2吨,可以满足1500辆氢燃料电池汽车的日均行驶里程。

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