传统汽车的出现,使人们的出行更加便利和多样化。但是在汽车产业蓬勃发展的同时也产生了一些不良后果,例如汽车尾气过度排放导致的环境污染。汽车保有量增多,导致的石油资源快速减少和温室效应,造成的环境恶化等问题。
在地球上蕴藏的的除了石油、煤炭等化石和矿物类能源之外,太阳能、风能、潮汐能、水力能,因为不会产生温室气体和热污染,而被称为清洁能源。相对于核裂变以及还未实现的核聚变,清洁能源也不会产生放射性污染和增加环境热累积。
但清洁能源有个BUG,那就是都无法保证稳定供应,即使是最稳定的水力发电也有丰水期和旱季的问题。因此最好的利用方法是将不稳定的发电,转化为方便储存运输和使用的介质,最好类似于加油一样快速补充随取随用,以替代目前大量使用的石油产品燃料汽车;因此各国都出台一系列政策来改善目前汽车产业所面临的难题。“三步走”政策,就是我国为了避免电动车技术研究人员进入研究瓶颈,而在新能源汽车产业方面逐步形成的新能源发展统一共识。
1、近期:推广天然气、乙醇等清洁能源,中期:推广油电混合动力系统作为传统汽车和纯电动汽车之间的过渡阶段,远期:发展氢动力。
2、在地球表面氢元素的含量达到了70%,并且也可以通过阳光、风力、植物、水能等方式提取,而氢燃料电池就是以氢和氧为原材料向新能源汽车提供能量。作为新能源汽车的主要动力能源,其排放几乎达到了无污染。因此氢燃料电池将替代汽油和柴油成为未来汽车的主要动力能源,同时氢燃料电池也被誉为是最有发展前景的动力电池之一。
3、氢燃料电池汽车和化学储能电池汽车是两种不同类型的电动汽车,分别采用了不同的储能方式和能源来源。相较之下,它们各有优劣,具有不同的发展前景和存在的问题。
1)首先,氢燃料电池汽车主要依靠氢气作为能源,使用燃料电池将氢气直接转化成电能。相比之下,化学储能电池汽车则采用锂离子电池等传统电池储存电能。从能源效率、续航里程等多个方面来看,氢燃料电池汽车都拥有更为出色的性能。同时,氢气发电不会产生二氧化碳和其他污染物,具有良好的环保性。
2)但是,氢燃料电池汽车也面临着一些问题,最主要的问题是氢气的储存和运输。氢气气态储存密度低,需要高压氢气罐进行储存,且氢气的运输成本也较高。此外,氢气还存在泄漏和安全风险等问题,需要加强监管和控制。
4、尽管氢燃料电池具有上述诸多优点,但它毕竟是一个完全创新型、革命性的技术产品,不可避免地会有协议不完善和需要改进的地方。
1)燃料电池发动机技术性能需大幅提高:早期阶段,燃料电池发动机的技术性能欠佳,需要极大的改进才能满足实际要求,主要由以下几个方面:
(1)燃料电池的内阻较高,燃料电池发动机输出的爆发功率受到局限;由于其动态响应慢,无法输出瞬间大功率,一般还需要搭配锂电池等手段改善瞬态大功率输出。
(2)燃料电池发动机的寿命还不太理想。目前燃料电池发动机的使用寿命普遍不超过3000个小时,与实际应用有不小的差距,燃料电池汽车行驶4万-5万公里后,功率下降了40%,与传统燃油车跑个50万公里上下相比,那差的不是一点点。
(3)燃料电池发动机环境适应能力差,尤其是低温情况下,启动比较困难,续航里程降低,纯电动车也有这个毛病,是因为电池活性问题,不能很好满足天气寒冷时的汽车正常使用要求,南北差异巨大。
(4)目前由于制取、储存、运输的成本高昂,氢燃料的使用成本还居高不下,但随着技术不断进步,使用逐渐普及,成本会逐渐降低。
2)相比之下,化学储能电池汽车存在的问题相对较少,由于我国锂资源相对比较丰富,而且在电动驱动电机中大量使用的稀土元素,我们也有资源优势。同时,不管是氢燃料电池还是锂电池车,除了电池和能源介质区别外,驱动电机和控制系统均类似,因此在燃料电池还不成熟的情况下,大力发展化学电池车辆也可以促进电动汽车的动力及控制系统健康发展,对将来转型燃料电池也非常有帮助。
3)但化学储能电池汽车其所使用的锂、钴等重金属元素的开采和回收对生态环境可能产生一定的影响。同时,由于锂离子电池等储能行业产品生产工艺复杂,成本较高,储能能力和续航里程等指标也有限制,未来的竞争可能更加激烈。
总的来说,氢燃料电池汽车和化学储能电池汽车,在未来的清洁能源汽车市场都将发挥重要作用。但它们各自存在的问题和优势,需要在研究和实际应用中加以探讨和解决,以实现清洁能源汽车的可持续发展。
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