氢气不能替代天然气作为汽车燃料使用,目前的方案只有燃料电池一种,使用燃料电池的原因为:氢燃料电池汽车本质为电动汽车。
氢作为汽车燃料使用理论上是非常理想的,曾经也确实出现过一个品牌研发过使用氢直接作为能源的汽车,但最终也是不了了之。原因并不难理解,有两点制约了氢燃料燃烧驱动的可能性。
①·常温常压下氢气的密度只是CNG的1/8,众所周知一台汽车的续航里程用CNG只是用汽油的一半多一点,原因为钢瓶的储气量过小限制了燃料的体积;而氢的常压密度更小,需要让汽车有一定的续航里程只能让储气瓶变的更大,大瓶不仅减少了实用空间而且增加了整备质量,重量的增加和推重比不断抵消,结果则是续航提升需要的钢瓶会大的比较夸张。
②·氢氧燃烧的火焰温度非常夸张,如果对氢焊有过概念的话会感受到那种能够融化金属的高温,氢氧焰的理论火焰高温可以达到2830摄氏度。汽油的理论火焰温度是1200摄氏度,柴油火焰温度为1800摄氏度,以目前的内燃机材料还没有哪一种能够承受氢氧焰的超高温度。
没有特殊的材料制造内燃机,如果直接用汽柴油机换用氢燃料会被融化,而耐高温的材料都是非常昂贵的;使用氢气***设价格很低,但是制造一台发动机的成本足够普通内燃机汽车多家N年汽油。
所以直接用氢从汽车本身而言并不现实,其次对于用车成本而言也不实际。
CNG天然气一般80升的钢瓶才能行驶不足300公里,天然气1m³按照3元计算,一公斤CNG只是仅为4元多一些,能够行驶20公里左右;100公里按照5公斤CNG计算,成本仅为20元;而液态氢燃料一公斤的价格会超过60元,能驱动车辆行驶多少公里?所以使用氢燃料作为汽车能源使用是非常不合理的。
即使作为燃料电池汽车使用也很不理想,一公斤的氢在燃料电池堆中反应释放出的电还不足以驱动车辆行驶100公里,而制造氢即使用弃电电解水也需要消耗4倍以上发出的电量;很多人认为用弃电是节能环保制氢,但是弃电的比例在动力电池梯次利用的过程中已经逐渐缩减至不足5%,最终是不会有弃电用以制氢的。
而除电解水以外只有石油天然气以及煤炭才能制氢,这些常规能源直接当做燃料会有污染,难道制氢就没有排放了吗?
所以氢燃料电池增程式电动汽车并没有推广的价值,或者直接用氢做燃料也是没有的;退一步讲即使氢个成本非常低,但是燃料电池堆的制造需要用铂或者石墨烯,一个电池堆成本动辄3~4万,一台汽车用几个堆后再加上电动汽车的动力蓄电池,电机、电控以及材料成本,一台毫无性能的代步氢燃料汽车也会在30万以上,而同样的性能和品质的燃料车十万都不值,消费者有理由选择吗?难道就因为使用的燃料不同?
所以以氢为概念的汽车虽然名头很大但保有量极其低,即使在热衷氢能的日本,推广数年后也只是几千台而已。这种车的电池堆不能摆脱铂、制氢不能摆脱常规能源和找到低成本电能,其普及的价值是必须打问号的。
路过顺手答。暂时来说,氢燃料电池是将氢气用作汽车能源的最好方案。
氢燃料电池效率40%~60%,比热机高一个等级。除非热机规模大到一辆卡车拉不动的程度,例如火电厂里的超超临界机组。
热机做功的过程可以用卡诺循环来描述,受热力学定律限制。此处省略了一大堆理论,直接得出结论:效率就这么着了,爱用不用。
对于量产汽车发动机来说,凯美瑞的2.5L直列四缸发动机最大热效率41%,已经是标杆般的存在。
当然,氢燃料电池驱动的电动车,电机输出还有一层损耗。但与此同时,电动车相对简单的减速机构效率又要比内燃机的变速箱高。此消彼长,氢燃料电池+电机完胜氢气发动机。
前面有朋友说氢气直接燃烧温度太高,现有发动机材料受不了,确实如此。不过如果让空气过量,以此降低燃气温度,是否可行呢?
前面说汽车内燃机效率也就那样了,车企再研究十年能提升个1%就谢天谢地,除非发生材料革命,否则不能指望太多。
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