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动力电池的特性决定着新能源汽车发展的方向

发布时间:2021-04-08 07:56:45    来源:费敬银原创

动力电池的特性决定着新能源汽车发展的方向

费敬银

西北工业大学 710072

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Mobile: 13991120876

摘要

新型高储能密度二次电池、大功率氢-氧燃料电池的实用化,是解决人类能源危机的终极目标。以氢能、生物质能燃料电池为动力的汽车是新能源汽车发展的必然趋势。

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作者共撰写了三篇关于判断“新能源”汽车真伪、新能源汽车发展方向的文章,分别在《中国刷镀网》——“技术交流”栏目中有所展现。有兴趣者可在站内搜索、评阅。

 

一、电池的种类

在日常生活中,可以见到性能迥异、外形不同的多用途电池。根据其是否具备可多次充电再用的特点,将其分为两类电池:1、一次电池;2、二次电池。

一次电池:一次性放电使用后不可充电再用的电池(如干电池、燃料电池等)。

二次电池:可再次充电、多次重复使用的储能电池(如铅酸电池、锂电池等多种形式的可充电电池)。绝对不可把二次电池理解为只可以使用两次的电池。

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充电汽车驱动二次电池组

 

二、动力电池的特性决定着“新能源”汽车的真伪

判断某款汽车是否为“新能源”汽车,主要判据源于其驱动电池的特性。如果驱动电池的原始动力来源于太阳能,可认定其为新能源汽车。否则,就需要就事论事。令人遗憾的是,现在投放市场的所谓“新能源”汽车,基本都是以来骗补、或“割韭菜”的概念车。汽车驱动电池能量来源的主要方式如下:

(一)充电式“新能源”汽车的能量来源

这类汽车的动力来源于充电电池,充电电池的电能来源与工业电网,工业电网的电能来源于多种形式的发电厂(火电、水电、风电、太阳能等)。如果发电厂的电力来源于太阳能(水电、风电、太阳能-电能转换装置等),这类汽车可称之为新能源汽车。但是,目前大城市的火电容量约占电网总容量的70%以上。仅从能量的供给方式而言,可以认为,用于城市交通的充电式“新”能源汽车的动力是来源于热电厂,而不是太阳能,这种用途的充电汽车不属于新能源车。

(二)燃料电池概念“新能源”汽车的能量来源

同样是利用燃料作为汽车动力源,但与内燃机汽车的做功原理不同,燃料电池汽车是以甲醇、乙醇等具有化学潜能的物质、以及空气中的氧为原料,以原电池对外做电功的方式为汽车提供动力。这类汽车可“勉强”地看作是新能源汽车。之所以使用“勉强”二字,就意味着它不一定是真正的新能源汽车。如果电池消耗的燃料来源于可再生物质(如植物、微生物等生物质含能材料),可认定其为新能源汽车。如果燃料来源于含能化石材料(如煤炭、石油等),它就是假的“新能源”汽车。

(三)氢-氧燃料电池新能源汽车的能量来源

氢-氧燃料电池是燃料电池大类下的一个分支。在氢-氧燃料电池中,氢、氧分别为电池的阳极、阴极反应材料,以原电池的方式对外做电功。在氢-氧燃料电池对外做电工的过程中,消耗掉的反应物分别是氢气、氧气,反应后的产物是水。电极反应所需的氧来源于空气;所需的氢气可源于多种制氢方式。在众多的制氢方式中,只有一种制氢方式制得的氢,是具有新能源特性的氢能。以此氢为电池燃料汽车才是真正的新能源汽车。这种制氢方式就是“电解水制氢”(后文有详述

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三、洁净能源的终极形式

很多人致力于化石燃料(煤炭、石油等)脱碳制氢技术的研究,也取得了一些成果,但从能源供给的终极目标来看,这些制氢技术都不能称之为新能源技术。因为化石燃料本身是不可再生的资源。

电解水制氢是洁净新能源的终极供给方式。因为水是取之不尽、且可循环再生的自然之源。氢-氧燃料电池对外做功后的生成物只有水,没有其它的副产物。当用于电解水的电能来源于多种形式的太阳能利用后(水电、风电、其它任意形式的太阳能-电能转换装置),氢能就是人类洁净能源的终极供给方式。只要太阳不灭,氢能将用之不竭。

综上所述,只有以氢-氧燃料电池为动力的汽车,才具备真正新能源汽车的基本特征。

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发电机转子电刷镀修复

 

四、氢-氧燃料电池商用化过程中存在的技术难题

早在1939年,英国学者威廉·葛洛夫就在《科学》杂志上发表论文,介绍氢-氧反应发电的原理。20世纪60年代的阿波罗计划中,用到了氢-氧燃料电池。可是,直到现在,大规模、具有商用价值的氢-氧燃料电池仍未面世。主要存在两大类难题:

1、电池内阻太大的问题没有解决

2、高密度储氢的安全性问题没有解决

当然,还存在电极活性、氢气提纯等一系列实际问题。在此就不一一赘述了。

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五、被误导的“新能源”汽车

(一)充电式、纯电动

目前市场化的充电式、纯电动“新能源”汽车,可以简单地理解为四轮电动自行车。如果说它与电动自行车之间有区别,除了面子、价格、泊车的难易程度不同外,最大的区别在于,同样是载一个人出行,能耗相差20倍以上。

(二)插电混动式

插电混动式汽车:这类汽车就是补贴政策催生的一个“怪胎”,它具有电动、油动两套动力系统。短途电动、长途油动是它的卖点。如果说这类汽车有什么特点,它的最大特点是,汽车自重比同级别纯电动、纯油动汽车重几百公斤。购买这类汽车的用户一定会体会到,与纯电动汽车相比,用电更费电;与纯油动相比,用油更费油。

(三)甲醇内燃机汽车

当前市场上销售的甲醇不是源于生物质能,是煤化工产品。因此,甲醇本质上不属于可再生能源,用甲醇作燃料的内燃机汽车就不是新能源汽车。即使若干年后,甲醇来源于生物质能,其可再生特性,也远不如乙醇。此外,甲醇还是人人皆知的剧毒品(假酒能致死、致残,都是因为其中甲醇含量超标)。

(四)“胖青年”式汽车

其它形式假冒的“新能源”汽车,都可归类为“胖青年”式——欺骗式。“胖青年”式新能源汽车之所以“蜚声海内外”,归功于南阳市对“水氢燃料”车的巨额资助。另一类“胖青年”式的新能源车是由院士带队鉴定的“水变油”车。可以肯定,还会有着装新颖的“胖青年”式新能源汽车出现,无一例外地专供给热衷于“弯道超车”、却又没有基本常识“新能源”汽车补贴者和爱好者。

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