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氢燃料电池组到底是什么? 好比“化学发电机” 整车全靠它供电!

2022-05-02 04:00:00 苟祖胜

氢燃料电池组到底是什么? 好比“化学发电机” 整车全靠它供电!获取黑挂靠避坑指南

【卡车之家 原创】6块、7块、8块,近日油价可谓是一路冲破巅峰,似乎即将冲向“天花板”,一来二去早已脱离6元时代。也正因如此,有不少卡友戏称,加一大箱柴油多出来的价格都足以买一辆小电驴,还开什么车。

很显然,新能源在此背景下迎来了高光时刻,除了我们熟知的电动卡车之外,有没有听说过氢燃料电池卡车呢?概念车?并非如此。

▎氢燃料电池是什么? 化学能发电装置

现如今,似乎“氢燃料电池”更多的是出现在轿车之上,轿车技术更先进,技术发展“跑”的比重卡更快?非也。相较于轿车而言,商用车的各项技术指标更为苛刻严格,其实早在数年前,各大主机厂已经开始了氢燃料电池技术的测试与应用,现如今更是百花争艳,目前在部分港口已经能够看到氢燃料电池重卡的身影。

氢燃料电池组到底是什么? 好比“化学发电机” 整车全靠它供电!

那么,氢燃料电池重卡的动力来源是什么呢?是氢能、亦非“氢能”。今天我们就来简单聊聊以氢燃料电池为核心的新能源重卡,注意,非氢燃料发动机。

氢燃料电池组到底是什么? 好比“化学发电机” 整车全靠它供电!

提及氢燃料电池重卡,可能很多卡友的第一反应是加氢的重卡是不是直接燃烧氢气,其实并非如此。氢燃料电池重卡的核心其实就是燃料电池部分,本质上依然靠电机驱动。

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黑色厢体内部为氢燃料储氢罐及化学反应装置

如果简单粗暴的来说,氢燃料电池可以理解为“化学能发电机”!氢燃料电池是一种能量转化装置,它可以将氢燃料通过化学反应转化为电能,类似于电化学发电装置,因此被称为燃料电池。

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氢燃料电池组是怎么发电的呢?其实可以理解为“电解水”的逆反应,其核心在于质子交换膜。通常,氢燃料电池工作原理是氢气通过燃料电池的阳极板(负极),经催化剂(铂元素)的作用,被分解为电子和氢离子(质子)。

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图示红色为氢气、黄色为电子、绿色为氢离子、蓝色为氧气

此刻,质子交换膜作用就显现出来了,也可以理解为一个“强大的门卫”。氢气被分解成电子和氢离子(质子),失去电子的氢离子(质子)可直接穿过质子交换膜,到达燃料电池阴极板(正极),而此前被分解出来的电子是无法通过质子交换膜,因此这个电池只能经过外部的电路到达燃料电池的阴极板。

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正因如此,电子源源不断经过外部电路就形成了电流,从而经逆变器、控制器等装置后,以电来驱动电机运转,从而为车辆提供动力。

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车辆的储电系统-锂离子电池组

当然,氢离子和电子到达阴极板之后并不会凭空消失,而是与氧原子重新结合为水,其化学式为H20,也就说,几乎是零排放,零污染。由于燃料电子的阴极板的氧气可以直接从空气中获得,也就是说只要给燃料电池阳极板源源不断地供氢,并及时把水带走,那么就可以为车辆不断的提供电能。

氢燃料电池并非空中楼阁 前景可期

正如早年间的LNG牵引车一样,最初并不被看好,然而时至今日,市场的保有量已经说明了问题。那么,氢燃料电池的未来如何呢?

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PPT造车?并不是,现阶段在港口一类的特定场景下,已经有大量的氢燃料电池重卡在参与标定、路试。除此之外,国外顶尖商用车巨头、动力供应商也早已经开始氢燃料电池的各项标定与测试,其中现代商用车早在2020年7月,其首次量产的氢燃料电池重卡“XCIENT 氢燃料电池重卡(XCIENT Fuel Cell)”已经正式交付于瑞士,用于邮政、商超一类的场景。
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首先,从全球绿色发展以及国内双碳目标的不断推进来看,新能源车型未来必定大有可为。氢能源是目前已知最绿色清洁的能源,自2019年氢能首次写入政府工作报告,随着技术日趋成熟、制造成本大幅下降,目前已有多个地方政府出台氢能发展规划,氢能迎来快速发展的黄金时期。

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再从市场导向来看,从2021年开始,在工信部公示的车型申报公告目录来看,氢燃料电池重卡已经不再是“稀奇货”,几乎国内的主流重卡生产制造商已经开始了新车型的公告申报和相关测试。除此之外,包括宇通一类的客车企业也开始冲向氢燃料电池重卡这片蓝海。

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现阶段,氢燃料电池车型正在飞速的发展,但同样面临着不少的制约。与先进国家相比,我国氢燃料技术水平及零部件制造仍然存在差距。

从技术上而言,我国申请的专利技术相对较少,主要集中在电极、催化剂和质子交换膜燃料电池技术方面。相较于先进技术而言,可靠性、冷启动、能量转化等技术指标还存在着一定差距。并且,在诸如高压储氢罐、阴阳极板、氢循环泵等关键零部件方面产业化尚未全面形成,技术进口依赖度相对较高,不过随着技术的发展,这些难题在未来也极有可能被一一攻破。

●  编后语:

氢燃料电池重卡离我们很近,又离我们很远。近的是,现阶段国外已经形成规模化量产能力,并且已经在部分地区市场开始投放应用。远的是,氢燃料电池重卡即便开始量产,首先应用于特定的运输场景、特定运输路线,对于我们散户卡友而言,未来3-5年会有太多接触。

但是,从卡车发展趋势来看,不管国内还是国外,未来大概率是短途纯电动化、中途混动化、长途清洁能源化。对于燃油车而言,可能面临的限制会越来越多,正如此前卡友戏称,连国六都还没开到,国七却已悄然登上议程。(文/苟祖胜 部分图片来自于知乎)

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