
2016年3月
未来“汽”车真有可能消失!各种新能源车或在未来登场 发布时间:2016-03-18
未来“汽”车真有可能消失!各种新能源车或在未来登场
新能源车,无疑已经是汽车圈的新宠。而说起新能源车,在国内消费者的观念里基本等同于电动车。特斯拉,比亚迪秦,荣威E50迅速崛起。机智的消费者目前虽然不会花比普通传统能源两倍价钱去当这个冤大头买一辆电动车,但是对其的关注度却水涨船高。再加上国家扶持力度的不断加强,各种优惠各种送牌照的,具有强大的诱惑力。电动车的普及似乎正在走向一条光明的康庄大道。
诚然,电动车是新能源车最典型,也最受关注的代表。但其实,还有氢燃料电池车、超级电容车等新能源车也正突破一个又一个的技术瓶颈,离消费者越来越近。而太阳能车、核能车等概念也被脑洞大开的工程师们意淫了出来。
我们传统意义上喝汽油的汽车,未来还真保不准哪个时候被这些靠电能、太阳能甚至核能驱动的车所替代。
氢燃料电池车
代表车型
丰田Mirai(已量产)
本田FCV(即将量产)
上汽燃料电池车(规划量产)
研究:同济大学超越号
氢燃料电池并不是简单的将氢气燃烧,因为那简直就是在作死,看过《火星救援》的童鞋肯定还记得马特大萌燃烧氢气爆炸的作死行为。所谓的氢燃料电池,是让氢进入燃料电池的阳极时在催化剂(通常是铂,想想也觉得好贵啊!)的作用下发生反应,分解成电子和质子,质子经过电解质(质子交换膜)到达阴极,而电子是不能通过质子交换膜,只能通过外部电路到达阴极,穿膜(好邪恶的膜)而过的质子、翻山越岭来的电子和氧气在阴极发生反应生成水,释放能量,该反应中释放的流动电子产生电力从而驱动电机。
氢燃料电池车最大的优点无疑就是不像传统汽油柴油车那样,会产生温室气体CO2,有毒废气CO,NOx等等,它不产生任何的废气,产出物只有水,实现了真正的“零排放”。而且不像内燃机那样会有剧烈燃烧产生噪音,燃料电池的整个反应是在催化剂作用下温和的发生,运行平稳、无噪音。和电动车相比,燃料电池车以氢气作为能量来源,只需比油箱略大的储氢罐就能够续航500km,且加氢时间只需3-5分钟。真正的实现“充氢五分钟,续航三小时”,完全没有电动车续航里程短、充电时间长的先天缺陷。
机智的你肯定会反问,既然氢燃料电池这么好,为什么到现在还没普及呢?原因当然也是多方面的。加氢站的基础建设是一大难题,加油站遍地都是,加油可以说是极其方便,而电动车的充电桩成本低、所需空间小,尚且没能大规模普及,成本更高、空间更大的加氢站的建设难度可想而知了。而且,氢气的主要来源是电解水,需要消耗大量的能源,成本也不低。此外,燃料电池中的关键部件质子交换膜、催化剂(有铂)的成本都很高,因此居高不下的成本也是普及的一大难点。
但随着技术壁垒的一个个攻破,氢燃料电池车离消费者也越来越近。丰田于2014年底上市了全球首款氢燃料电池车——Mirai FCV(Mirai 是日语“未来”的意思),本田也宣布其氢燃料电池车即将上市。而在氢燃料电池车方面,我国也并没有被世界落下,同济大学的新能源工程中心研制的燃料电池车同样赫赫有名,而上汽的氢燃料电池车也在开始上市前的路试了。但是话说回来,它们的量产成本都高达100万以上,如果你有100多万,是会买一辆Porsche 911还是一辆加不到氢气的荣威550呢?不过前提是你有一百万,笔者小时候也经常思考以后长大了是该上清华还是上北大这样的哲学问题而失眠。
超级电容车
代表车型
上海11路公交车
宁波公交车
马自达阿特兹i-ELOOP(量产,但超级电容只是作为混合动力能源之一)
研究:澳大利亚昆士兰科技大学(QUT)、石墨烯(中科院上海硅酸盐所)
超级电容器,是一种介于传统电容器和电池之间的电化学储能装置。相比目前较常用在电动车上的锂电池,超级电容具有超快充电速度、超长使用寿命、更轻质量、安全可靠等优点,最大的杀手锏是如同武林高手般可以在瞬间斗转星移,吸收或释放极高的能量,充电时间仅需几分钟,而当前的锂电池电动车则需要几个小时。
虽说超级电容器是电化学储能装置,其实充放电过程根本不发生化学反应,这么叫纯粹是来坑学生的。犹记得当时上的一门课考试有这么一道题,电化学储能装置超级电容器充放电时发生的反应是A.化学反应,B.物理反应,C.物理化学反应。我毫不犹豫的选了A,多么惨痛的回忆啊。其实,超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时,与普通电容器一样,极板的正电极存储正电荷,负极板存储负电荷(是不是想起了高中物理课本上的公式了?),在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下,在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷,来平衡电解液的内电场,这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上,以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上,这个电荷分布层叫做双电层,因此电容量非常之大,大到普通电容根本无法想象。
尽管超级电容器有着功率密度高、循环寿命长、安全可靠等闪着金光的优点,但是其能量密度实在太低了,只有5–7瓦时/公斤,远远低于锂电池的>80瓦时/公斤的能量密度。这就像锂电池是一个180斤肌肉男,可以迸发出强大的能量,而超级电容器只是一个180斤的大胖子,徒有一身的重量而没什么卵用。
这样的特点决定了超级电容只能当做辅助储能装置来用在混合动力车和公交车上,因为公交车可以利用停靠站台上下客的时间里来充电,只需充电 30秒到 1分钟,就能行驶 3到 5公里,上海街头已常常可以看见采用超级电容的公交车了。
最近闹得沸沸扬扬的“充电7秒续航35公里”石墨烯超级电池,实际上就是掺杂了石墨烯的超级电容器。但是所说的充电7秒可续航35公里只是理论计算值或者在实验室极端特殊的条件下的最大值,离量产还有无数个特斯拉。尽管如此,我们仍能从中看出超级电容器作为未来储能装置的无限可能。
核能车
代表车型
凯迪拉克“WTF”的原子能动力概念车
至于量产,还要再做一段时间梦
研究:凯迪拉克
一公吨的“钍”能制造出10亿瓦的电,足以维持一年的供电,利用“钍”做为汽车电力,只有少少8公克就相当于加了6万加仑的油,几乎等于一辈子加一次,就不用再补充。
原油不断地减少,为了要解决可预期的能源危机,车商逐渐着手研究替换动力;就有美国科学家制造了利用核燃料“钍”做为电力的核能汽车,只要少少8公克,就相当于6万加仑的油,足以让捍马车跑155万公里,几乎是只要加了一次,就能撑到车子坏掉,重要的是,完全不会生成废气。
(载自:车辙舵手)
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