丰田氢燃料电池车不为人知的那些事

之前丰田发布了2016版普锐斯的消息。普锐斯自从1997年登场至今,已经成了汽车新能源领域的保留节目,电驱模式下续航等方面改进也基本在公众预料之中。

不过在新普锐斯的光环下,丰田其实还有一个大手笔——他们的燃料电池汽车Mirai FCV(Mirai即日语“未来”,FCV指的则是“燃料电池车”Fuel Cell Vehicle)也即将在十月份投产。如果不算之前本田小批量生产的FCX Clarity(下图)外,这是第一款批量生产的燃料电池乘用车。

在今年年初的美国拉斯维加斯消费电子展(CES)上,丰田大张旗鼓地发布了量产型的Mirai,还请来多个科技媒体和物理学家以及科普界名人加来道雄(Michio Kaku)为其站台。现场气氛一片欢腾,几乎让人觉得已经一只脚踏入了未来。以机械可靠性著称、又是汽车新能源领域资历最老厂商之一的丰田,再加上一群经常给你做科普的媒体和科学家,怎么会有错呢?而且发布会上丰田还宣布免费共享自己在燃料电池领域的5600项专利,以及和美国地方政府的氢气加油站合作项目,给人的感觉完全是他们已经胜券在握。

说实话汽车作为一个百年产业,现在即使要搞点大新闻也没那么容易。在大众作弊门之前,如果让你说今年汽车界的头号丑闻是什么,你可能会说是游侠,也可能会说是之前提到的黑客事件。但这两者一个是从不开眼的VC手里搞了1000多万的小打小闹,另一个则是汽车工业进入互联网时代必交的学费。相比之下,丰田的燃料电池汽车真是玩得太大了——当然,比大众的愚蠢作弊还是要差很多。

鉴于你可能并不了解燃料电池的原理,且容笔者简要介绍一下。燃料电池其实并不是烧氢气,而是让氢气经过含有催化剂的质子交换膜,在这里氢与外界吸入的氧结合,释放出电子。排出水蒸气。现在的技术已经可以做到以较低的价格,制作出可以长期使用的交换膜。按丰田自己的说法,现在的生产成本已经比他们刚涉足这领域研究时低了90%多。

而且就像前文提到的,这个过程惟一的排放就是纯净水。同时氢是宇宙中存在最广泛的元素,连太阳主要都是由氢做的。氢进水出,似乎是无懈可击的环保解决方案。事实上丰田也一直在强调这一点。如果你看过他们的官方介绍视频就会发现,整个视频的主要内容就是他们强调把氢进水出的燃料电池用在了电驱车上,氢进水出很重要所以我们要再说一遍,为了防止你没注意到我们还要再说一遍……

但他们没告诉你的是:氢气从哪来——笔者知道自然界到处都是氢元素,但除了恒星内部外,没有哪里是有大量氢气存在的。燃料电池也不是随便拿什么含氢元素的东西就能驱动。

因为丰田对此避而不谈,所以只好由笔者来告诉你:现阶段工业级别的制氢技术,效率普遍都极低(比内燃机都低),而且往往会在制氢过程中就产生碳排放——这可比丰田所说的氢进水出麻烦多了。

以目前成本最低的蒸汽甲烷重整法(SMR)为例,天然气和水蒸气加热到1100°C,配合金属催化剂会生成氢气和一氧化碳。这种方法生产过程中就会耗费大量的热能,而且生成的一氧化碳不利用就是有毒气体,利用了就成了温室气体二氧化碳。而且,有天然气直接烧不就完了,费那事干嘛?

不直接涉及温室气体排放的手段则有生物生成和太阳能/电能分解水等方法,如你所见,前者远没有沼气方便,后者则不如用电直接去驱动车。而且当代的燃料电池最高转化效率在60%左右,也就是说折腾了这一圈后,又得再损失40%才能发出电。这个模式的效率在纯电动车的发电-输电-充电-驱动模式面前简直可笑。目前电驱领域最有发言权的人物之一,特斯拉的老大马斯克在被采访问道燃料电池车的问题时,也表示这种模式“非常蠢”(extremely silly).

而且效率也不是燃料电池所面临的惟一问题。大家都知道氢气是高度易燃易爆的,而且本身密度很低,所以需要安全可靠的高压容器来储存。你可能不知道的是,氢气还有一个特性是和一般金属接触时会使之脆化,称为“氢脆”。这要求氢气的储运要由特殊的有机材料或者合金材料制成的容器进行。尽管现在这类容器在安全性和成本控制上已经有了很大进步,但和只需要密封和防高温的油箱或者锂电池相比,一个承压350个大气压(最常见的压力容器煤气罐只有10个大气压)还要防氢脆的容器几乎肯定会贵出很多——丰田的储氢罐是采用多层CFRP和凯夫拉的复合材料制成,想想这玩意会比你车上的铁皮油箱贵多少吧。

这样的前提下,丰田免费共享那5000多项专利的举动,更像是吸引别家一起入坑,好形成这个产业既成事实,让他们有机会靠卖车收回多年来研发那些专利的成本。

燃料电池其实并不是什么新东西了。氢氧结合发电的设计早在19世纪就已经出现,现代意义上的质子交换膜燃料电池也是上世纪五六十年代就开始有了。目前燃料电池形成优势的领域只有三个:一是航天,因为燃料电池和光伏发电或者同位素热电机相比算是比较高效的发电方式,而且能顺便生产水;二是军事领域,因为燃料电池在潜艇的绝气推进系统(AIP)方面的对手是因为有很多机械部件所以会产生大量致命噪音斯特林热气机;三是作为输电网络无法达到之处的发电方法。而现在丰田却要在城市中大搞充氢站建设,以燃料电池之短搏纯电驱之长,真是咄咄怪事。

奇怪的是,丰田作为汽车界的大腕,内部显然不会所有人都不懂这么简单的道理。考虑目前丰田的种种选择性宣传,更贴近事实的解释可能是他们自己是明白的,但却希望大家最好不明白。于是他们就一遍又一遍地强调油进水出,强调燃料电池车可以快速加满氢气燃料。

顺便说一下,在笔者看来目前燃料电池车惟一真正的优势是可以在短时间(约五分钟)加满。太好了是不是?不过请记住,油也能。

所以,如果说今年一个游侠让大家看到了搞理工的怎么糊弄VC,大众作弊门让大家看到了搞IT的是如何糊弄领导,那丰田的种种做法,则向我们展现了搞理工的是如何糊弄公众的。不知道你信了没有,反正笔者我是不信。

来源: 搜狐汽车
作者:冷谈

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