今天说一个快被说烂,但依然有很多人不明白的话题。关于电动车和氢能源车,谁才是未来,一直是争论不休。但其实在争论这个问题的同时,也就代表了你根本不了解什么是氢能源,氢能源车不是氢能源的全部,氢能源和纯电动也根本不是一个层面的问题。
今天我将从以下三个方面,为你详解氢能源。
为什么必须发展氢能源?氢能源为什么现在还没普及?氢能源技术和宁德时代,以及比亚迪的电池技术,到底是一个什么样的关系?
最后我们再来看看,一直被看好,却始终得不到普及的氢能源,到底离我们还有多远?是10年,20年,还是50年?
首先氢能源并不是什么新事物,早在200多年前的1807年,瑞士人就制造出了使用氢气内燃机驱动的汽车,早期城市里的路灯,用的不是电而是煤气,煤气里面一多半的成分,其实就是氢气。到了现在,我们用于航天发射的运载火箭,很多就是用液氢为燃料。所以氢能一直就在我们身边,并不是特别遥远。
现在之所以要大力发展氢能源,要让它走入寻常百姓家,主要就是因为氢能源足够的绿色低碳,氢能源使用后产生的是水。2030年碳达峰,2060年碳中和,目标我们已经定下了,接下来就是去做,怎么做?氢能源就是一个重要的选项。
当然除了清洁无污染,氢能源还具有一个非常重要的优势,那就是能量密度很高。是天然气和石油的3倍多,是煤炭的4倍多。回顾人类近代的能源发展历史,从最早的烧木柴,再到烧煤炭,再到现在的石油和天然气,它们的内在的组成元素,总体来说就是碳元素逐渐减少,氢元素逐渐增多的过程。最后演变成全是氢元素的氢气,完全符合这个发展规律。太阳所释放出的能量,就是来源于氢的聚变反应,我们可以简单理解为地球上所有的能量源泉就是氢。
地球上的海洋面积广阔,水就是由氢2氧1构成的,可以说地球上到处都是氢,含量非常高。加上氢能源使用后,产生的是水,如此往复循环,氢资源可以说是取之不尽用之不竭的存在。
另外,氢的应用也不是仅仅只是局限在我们常说的氢能源汽车领域,氢在发电,供热,建筑等领域都有应用。反而是我们最为关注的氢能源汽车,在这些所有的领域当中,占比其实很低,只有百分之十几。综上所述,发展氢能源是人类能源发展的一个必然。
既然是这样,那为什么两百年都过去了,氢能源怎么就一直没有大范围普及呢?这主要是由氢本身的特点所决定的,地球上没有大量现成的氢气供我们使用,必须是通过分解带氢的化合物得到,比如水,和硫化氢等等。
想要分解这些化合物,提取氢气是比较困难的,比如含有氢元素的水,大家都很熟悉,我们在做各种化学实验的时候,水在其中充当的是溶解液的角色,形形色色的化学反应,在水溶液中发生。这说明了什么?说明水是非常稳定的,想让水也发生化学反应进行分解,很难,需要注入很高的能量,才能把水分子的化学键打断。大量消耗一种能量,去制备氢气用作能源,明显是捡了芝麻丢了西瓜,不划算。
如果是在航天领域或者其他一些特殊行业使用,我们当然可以不计成本,毕竟使用量不多。但作为普通老百姓,价格问题几乎就成了最重要的问题,买车的时候我们总是喜欢讨论,这车到底百公里几个油,这就是我们在考虑车的日常使用成本。当前由于技术限制,氢能源的价格居高不下,想要让它走入寻常百姓家,几乎是不可能的。所以氢能源想要普及,制氢的成本就必须降下来,这也是科学家们正在努力突破的技术难题。
除了制备提取氢气比较难,氢气的运输存储同样很难。氢是元素周期表的第一个元素,氢原子质量是1,一立方米的氢气才有几克重。如果想要运输和存储氢气,就需要用高压把它压到一个相对较小的空间里面来。但是以目前人类所掌握的技术,想要在一个相对较小的容器内,装下几十公斤的氢气,是比较困难的。当然也不是没有其他办法,比如在零下253度的环境中,氢就会变成像水一样的液体,我们叫做液氢,相比于气态氢,液态氢的密度增加了800倍,这样一来,就能更好的解决运输和存储问题。
还有就是安全,我在评论区,看到很多网友提及氢气的安全问题,说氢气不安全。但其实只要是能源,它都有安全问题,不安全并不是氢气的专属。汽油安全吗?汽油车也会起火爆炸。还有就是天然气,你去燃气公司充卡缴费,他们会不会让你买保险?为什么买保险?因为有很多人在使用天然气时,发生了起火爆炸。所以安全问题一直都在,我们只需要想办法,去降低风险就好了。
制备难存储运输难,是制约氢能源普及的根本原因,所以直到现在氢能源也没有大规模普及。
下面再说一下,氢能源和电池。锂电池是一种电池,它里面的能源是来源于外部其他的能源,也就是我们说的充电,锂电池本身不是一种能源,只是一个储能的产品。而氢燃料电池本质上是一个发电设备,利用氢气产生化学反应去发电。它们俩本质上来讲,完全不是一回事。所以即便是氢能源大范围普及了,你也许还会开锂电池汽车,只不过锂电池里的电,来源于氢能源。
目前,锂电池的能量密度已经接近理论密度,可提升的空间没有多少了,想要更长的续航,就必须携带更多的电池,但电池重量增加,会反过来影响续航。所以,我们不可能通过无限制增加电池,来解决续航问题。对于有更高续航要求的用户和使用领域,氢能源车就是一个很好的选择。
再有一个问题就是温度,锂电池在低温环境下,充放电都会有很大的问题,在南方地区使用还可以,但在北方,一到冬天基本就废了。而氢燃料电池就完全没有这方面的问题,即便是零下30度,依然可以正常启动。锂电池车适应不了的地区,氢能源车就是一个很好的补充。否则,如果燃油车被彻底禁售,那东北的老铁们要开什么车呢?所以,在未来有可能是氢能源车和纯电动车都存在,也可能是氢能源车彻底替代了纯电动车。但不管怎么样,氢能源车肯定是要大规模普及的。
最后再看一下,我们到底何时能用上氢能源。我国把氢分为:灰氢,蓝氢和绿氢三种。灰氢就是从化石资源里面获得的氢,这个技术已经算是非常成熟了。但是化石资源的使用,会产生碳排放,这不是我们追求的最终结果。零碳排放的绿氢,才是我们的最终追求。通过太阳能制氢是比较理想的绿氢获取方式,虽然现在效率低,成本高,但随着技术发展,将来理论上成本会降到很低。同时在政策上,我们也是大力支持,2019年,氢能被写入政府工作报告,2021年在《做好碳达峰碳中和工作的意见》中提出:要统筹推进氢能制储输用全链条发展。
根据相关技术专家的估计,大约再等10年,也就是2030年前后,我们就有可能用上绿色低碳的氢能源。
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