首页 > 应用 > 消费类电子应用
[导读] 1838 年 12 月,德国物理学家克里斯蒂安·弗里德里希·舍本贝恩(Christian FriedrichSchönbein)在《伦敦和爱丁堡哲学杂志》上展示了他发明的第一个燃料电池,并讨论了由溶解在水中的氢和氧产生的电流技术。同一年,威尔士物理学家和大律师威廉·格罗夫爵士(Sir William Grove)也发表了相关著作,虽然从现在往回看,当时的燃料电池技术比较粗糙,但二人的文章证明了燃料电池的可行性。

 1838 年 12 月,德国物理学家克里斯蒂安·弗里德里希·舍本贝恩(Christian FriedrichSchönbein)在《伦敦和爱丁堡哲学杂志》上展示了他发明的第一个燃料电池,并讨论了由溶解在水中的氢和氧产生的电流技术。同一年,威尔士物理学家和大律师威廉·格罗夫爵士(Sir William Grove)也发表了相关著作,虽然从现在往回看,当时的燃料电池技术比较粗糙,但二人的文章证明了燃料电池的可行性。

此后一百余年,燃料电池被不断提及,成为清洁能源的代表之一。氢能作为最易获得的能源,在燃料电池中获得较高的地位。随着对环境的重视,我们越来越强调‘低碳经济’与‘生态文明’,因而世界的主旋律都在向新能源看齐。众所周知,新能源因污染小、储量大、分布广,更能满足当下的需求。

 

威廉·格罗夫爵士 1839 年燃料电池的草图 | wikipedia

 

威廉·格罗夫爵士 1839 年燃料电池的草图 | wikipedia  在新能源诸多分支里,燃料电池却没有掌握绝对的话语权,在人们最常使用新能源的场景——汽车上,搭载锂电池的电动汽车成为了新能源的领先者,占据了新能源的‘半壁江山’。

但是,即便是目前最主流的应用,电动汽车也存在无法避免的劣势,如充电时间长、续航里程短,电池维修及保养成本高等等。受技术发展限制,电动汽车能否成为人们出行的绝对唯一选择,仍然有许多不确定因素。而在锂电池之外,还有着不少其他技术方式,正在等待爆发当中。

被忽视的新能源

1999 年的东京车展上,本田就推出了 FCX 概念车,其中由巴拉德动力系统公司(Ballard Power Systems)制造的氢燃料电池有 78kW 的功率输出,EPA 认证的续航里程为 170 英里(约 273 公里)。

 

1999 年东京车展,本田展示了 FCX 概念车型 | wikipedia

 

1999 年东京车展,本田展示了 FCX 概念车型 | wikipedia  2009 年,奔驰、本田、丰田等车企纷纷入局氢燃料电池汽车,据统计,仅一年时间,就有 20 余款氢燃料电池的车型发布,并在接下来几年中逐渐量产销售。然而,结果总不遂人愿。2009 年到现在,氢燃料电池汽车并未像理想当中发展火爆。

据外媒报道,截至 2019 年 2 月,在全美国已售出和租赁了超过 6000 辆氢燃料电池汽车,是第二大市场——日本的两倍。而起步时间相近的锂电池发展更为迅速,仅 2019 年上半年,美国电动汽车累计销量达 148704 辆,电动汽车成为了当下一块巨大的市场。

 

欧洲 2016-2018 年各季度新能源汽车销量占比 | euobersever(左上角图注从左到右依次为混合动力汽车、纯电动汽车、增程式电动汽车以及氢燃料电池汽车)

 

欧洲 2016-2018 年各季度新能源汽车销量占比 | euobersever(左上角图注从左到右依次为混合动力汽车、纯电动汽车、增程式电动汽车以及氢燃料电池汽车)  仿佛是两兄弟几乎同时出生,但一个体格强壮另一个发育不良,为什么会出现这样的情况?

究其原因,氢能源在产业化过程中并没有获得足够的发展,对于能源方面的技术还不够完善。首先,氢燃料电池车对充能基础设施的需求较高。如果我们拿电动汽车来对比,电动汽车在外可以用快充桩充电,在家可以使用慢充桩,但氢燃料电池汽车只能在加氢站充能,如果基础设施没有成大规模分布,那么对于人们出行都成了难题。

根据中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》,截至 2018 年底,中国已建成加氢站共有 23 座,占全球加氢站的比例约为 6.23%。

 

中国已运营的加氢站分布 |《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》

 

中国已运营的加氢站分布 |《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》  另外,氢能源用作汽车动力的一个优势在于续航里程较长,而这是由于其质量能量密度极高才能做到的。锂离子的质量能量密度为 0.36-0.88MJ/Kg,而氢气的质量能量密度为 142MJ/Kg。但氢气的体积能量密度较低,所以在汽车上使用的话,一般的解决方案是将将氢气压缩或液化以缩小储氢罐的体积,对于储氢技术要求非常高。因而,氢燃料电池汽车在过去一直处于无法达到规模量产的尴尬境地。

但人们并未放弃这类清洁能源。一方面,氢燃料电池具有无可比拟的优势,在其运行过程中,不仅没有氮氧化物这种有毒气体,连二氧化碳都没有。相对于燃油汽车来说,氢燃料电池汽车完全达到了‘零碳排放’。

氢能源还有一大优势:可再生。氢能作为一种二次能源,可从化石能源中获取,有助于煤炭等一次能源清洁高效利用;还可以通过电解水制取,增加电力系统灵活性,实现大规模储能及调峰。从这个角度看,氢能源的全生命周期的能源效率要优于汽油柴油。

 

电解水制氢成本 |《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》

 

电解水制氢成本 |《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》  目前,世界各国都在将氢能源与燃料电池作为重点发展对象,不断加大研发和产业化的扶持力度。据粗略统计,近十年,以美国、日本、欧盟与中国为代表的国家已在氢能与燃料电池当中投入近 50 亿美元。

世界各国对于‘零碳排放’的要求都有一个大致的时间点:2050 年。事实上,仅依靠一种能源在 2050 年使所有经济与运输行业完成零排放的目标,具有相当大的难度,人们需要更多选择。

正在升级的‘氢动力’

技术总归要变得成熟,更重要的是,技术的成熟度是我们肉眼可见的。过去 70、80 年代在航空航天当中应用的技术,如脱水食品、纸尿裤等等,在今日也普及到大众当中,成为随处可见的消费品。同理,氢燃料电池看上去默默无闻,但也在不断发展。

2008 年,本田推出了第一款可供零售客户使用的氢燃料电池汽车,在随后的几年中不断进行研发和升级,日前在广州车展上,本田氢燃料电池汽车 Clarity Fuel Cell 亮相。

就像上文提到,距离本田发布首款氢燃料电池车辆已有 20 年之久,而本田自身在 80 年代已经开始燃料电池车的基础研究。2007 年,本田发布了首款氢燃料电池量产车型 FCX Clarity,正式投向市场。据本田方面表示,直至今日,仍有 1000 辆 FCX Clarity 通过租赁的形式在美国加州道路上行驶。

比起上一代车型,Clarity Fuel Cell 搭载了第二代 FCV(Fuel Cell Vehicles,燃料电池汽车)动力总成技术,在动力方面有了显著提升,比如它实现了燃料电池堆的小型化。据悉,新一代 Clarity Fuel Cell 的单位电芯的发电性能提升 1.5 倍,燃料电池单元变薄 20%,电池堆的体积缩小了 33%。

 

本田在氢燃料电池车的动力技术上进一步提升 | 本田

 

本田在氢燃料电池车的动力技术上进一步提升 | 本田  ‘整个电堆都是由本田独立开发完成的,通过生成气体流路的改进和冷却方式的改进,最终可实现单位电池的输出电池功率得到大幅提高。’Clarity Fuel Cell 动力总成开发助理负责人安藤章二介绍,与其他车企的氢燃料电池技术相比,本田最大的优势在于燃料电池堆的小型化和车内空间的提升。原本只能乘坐 4 人的驾乘空间,也因此升级到 5 人可宽敞乘坐。

在 Clarity Fuel Cell 上,本田将集成了驱动电机、电池堆、混合气体单元、供压机、电控系统五部分的整套动力总成系统放置在发动机罩内,与其他车型形成了明显差异化。紧凑的尺寸使得车辆动力总成与普通 V6 发动机相仿,同时也大幅提高车体设计的自由度。

 

本田称发动机舱内搭载燃料电池动力总成为全球首创 | 本田

 

本田称发动机舱内搭载燃料电池动力总成为全球首创 | 本田  本田方面表示,Clarity Fuel Cell 的性能与燃油车已别无二致。该车型可实现最大 130kW 的输出功率和 300N·m 的峰值扭矩,每次加满氢只需 3 分钟,最长续航里程高达 750km。

至此,氢燃料电池车也许可以证明自己的实用性。安藤章二表示,该车型已经在日本、美国小批量售卖。与现有燃油或电动车辆的配置基本一致,也说明这套系统在将来具有大批量生产的可能。

比较客观的情况是,大环境的成熟不能只靠一家公司来支撑。尽管氢燃料电池车已成为车企们重点推广普及的车型,但他们也承认,距离真正的大规模普及还需要几年时间。氢燃料还不是车企或者消费者的主流选择,这项技术却并没有沉寂。相反,以本田为代表的车企们正在为‘后电动化时代’做前瞻性的准备。

更值得说明的是,对于技术的探索,本田具有很强的开放性。本田也在积极探讨燃料电池技术在中国应用的‘可能性’。虽然只是‘积极探讨’,但在每一项技术背后,我们都能看到本田这个‘极客’一直在持续的探索技术。

 

Clarity Fuel Cell | 本田

 

Clarity Fuel Cell | 本田  不仅仅是燃油车、纯电动车,甚至是本田的小型商务喷气机 HondaJet,在一场以能源与技术为主题的变革当中,不以能源作为自己的定位,而是将‘出行’作为主体来考虑,才是正确的道路。幸运的是,本田正在将其付诸实践。

在这样一个‘技术变革’的时代,面对种种压力和焦虑,本田最美的地方在于保留了更多可能性,以及时刻保持着自身对于技术的‘探索感’。

而在更广泛的出行领域变革之中,本田也在不断的积极与科技公司合作成长,早期与 Waymo、Deepmap 建立深度合作;在投资东南亚共享服务 Grab 、投资通用自动驾驶部门 Cruise 7.5 亿美元;甚至在中国,Honda 作为首家日企加入了百度 Apollo 平台,与商汤科技联合研发自动驾驶 AI 技术……等等本田与这些年轻科技公司建立了更强关联的合作。

换一批

延伸阅读

[汽车电子] 丰田将参与日本登月计划,为其研发燃料电池月球车

丰田将参与日本登月计划,为其研发燃料电池月球车

去年八月份,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)正式公布了他们的登月计划,目标是在 2030 年实现登陆月球,成为继美国后第二个登录月球的国家。7 月 17 日消息,日本宇宙航空研究开发机构已经正式与丰田签署了一份为期......

关键字:丰田 燃料电池 月球车

[汽车电子] 进军氢能源领域——金固股份布局新能源拓宽汽车后服务

进军氢能源领域——金固股份布局新能源拓宽汽车后服务

6月17日,金固股份通过投资者互动平台确认成立新的氢能源公司——特维轮氢能科技(杭州)有限公司,进军氢能源领域。......

关键字:新能源汽车 氢燃料电池 氢能源领域

[消费类电子新闻] 燃料电池全线跌停是怎么回事? 为什么燃料电池全线跌停

燃料电池全线跌停是怎么回事? 为什么燃料电池全线跌停

燃料电池全线跌停是怎么回事?据最新消息显示,今日燃料电池全线跌停。美克家居以及力帆股份等3股跌停,洲际油气股价大涨跌9%,鸿达兴业、红阳能源、全柴动力等个股纷纷跟跌。那么,燃料电池概念股龙头有哪些呢?下面我们一起来看看吧。......

关键字:燃料电池全线跌停 燃料电池 能源

[汽车电子] 本田燃料电池空压机开发

本田燃料电池空压机开发

自2002版FCX燃料电池汽车开始,本田公司一直采用Lysholm空压机作为旗下燃料电池汽车的空气压缩机。然而,为了实现降低燃料电池动力系统体积的目标,将动力系统置于引擎盖下方,本田公司开发了包括电动增压空压机等一套空气供应系统。......

关键字:本田 空压机 燃料电池

[汽车电子] 摩托车也电动化?本田发布锂电动摩托车

摩托车也电动化?本田发布锂电动摩托车

本田表示,将持续发挥技术创新优势,全新本田锂电池电动摩托车的问世,是本田电动化战略加速布局中国的重要一环。......

关键字:本田 锂电动摩托车 电动化

[汽车电子] 全球首列氢燃料电池列车在德国正式投入商用

全球首列氢燃料电池列车在德国正式投入商用

Coradia iLint 基于阿尔斯通的柴油列车 Coradia Lint 54 研发而成,可搭载300名乘客,最高时速可达140公里,每次充电后可以行使1000千米,加速和制动性能都比 Coradia Lint 54 有所提高。 ......

关键字:燃料电池 锂离子电池 列车

[汽车电子] 奥迪加大氢燃料电池研发投入,日产雷诺联盟转向以纯电动为主

奥迪加大氢燃料电池研发投入,日产雷诺联盟转向以纯电动为主

这边,奥迪和现代致力于进一步加大氢燃料电池研发投入。而另一边,几家国际汽车巨头却宣布终止氢燃料电池的合作。 ......

关键字:奥迪 氢燃料电池 纯电动汽车

[大数据] 苹果北卡数据中心违规处理潜在危险材料 被罚4万美元

苹果北卡数据中心违规处理潜在危险材料 被罚4万美元

北卡罗来纳州环保部门在去年年底发现苹果在处理高危材料时存在一些违规行为,包括未能“正确测定”燃料电池过滤的废料,也没向危险废料机构报告,也没将危险废料通过EPA认证的运输公司运输到专门的处置企业。......

关键字:数据中心 硬盘 铅酸电池 燃料电池

[最新资讯] 使用基于GaN的InnoSwitch IC设计更小巧、更强大的USB PD充电器

使用基于GaN的InnoSwitch IC设计更小巧、更强大的USB PD充电器

Power Integrations推出的InnoSwitch产品系列最新器件 可在整个负载范围内提供95%的高效率,并且在密闭适配器内不使用散热片的情况下可提供100 W的功率输出。这一突破性的性能提升得益于PI自行研发的氮化镓(GaN)......

关键字:InnoSwitch IC

[半导体] 松下退出半导体市场!亏损芯片业务将转售给一家中国公司

松下退出半导体市场!亏损芯片业务将转售给一家中国公司

据日经新闻报道, 松下日前宣布将其亏损的半导体业务出售给台湾新唐科技。据了解,松下公司最初是在1952年进入半导体行业,但是现在业务陷入了困境当中。此次事件意味着,日本从1980年代和1990年代的芯片制造大国已经转型为半导体制造设备和材料......

关键字:松下 半导体 芯片

我 要 评 论

网友评论

技术子站

更多

项目外包

更多

推荐博客