2021年1月18日 星期一

氫燃料電池車

氫燃料電池車

結論本文是個人過去收集資料所知,可能有誤,也可能過時,僅供參考。氫電池車要普及,許多技術要突破,否則跟左派思想一樣。Eaton 2021/1/18

(1)氫電池車是目前所知最終解決方案,但氫電池車從2013 年至今,累計銷量才8千輛,75%是豐田貢獻,而2019年全球純電動及插電混合動力車銷量220.9萬輛,年增9.5%,雖較2018年的64.5%大幅趨緩。坦白說,我高度懷疑豐田不願面對現實,推出的氫電池車像電動車,假裝在改變。

(2)氫電池要突破的技術1.氫電池成本達2.8萬美元,而Tesla 鋰電池成本約1.3萬美元,三年後預計降至8千美元(特斯拉鋰新電池使用8年沒壞,就算壞了可修復再使用)2.目前96%氫製備由石化產生,但其它環保技術離商業化遙遠;3.低溫儲存氫的技術需突破,而氫氣造成鋼材氫脆化的維護成本;4.氫能源車要配備不少鋰電池,讓電子到達陰極;5.氫使用算安全,但車禍難以保證;6.加氫站成本約500萬美元,比充電站貴3倍,是加油站5倍,而且需留出安全間隔,面積要7畝以上,所以加氫站缺乏。

(3)沒多少國家會因耗電量考量而使用氫能源台灣汽車約580萬輛,若每天平均跑20公里,一年需67億度電(500公里需 80 度電),佔台電淨發購電量2333億度的2.8%(2018)。機車若全轉為電動,也只占0.66%

………….

氫電池車優點

1.豐田和本田擁有70 MPa 高壓儲氫罐量產技術,一個氫罐3 分鐘儲滿,可跑 500 公里( 3.45 公斤氫氣,60 升高壓罐加壓到 639 個大氣壓)。目前特斯拉Model 3 採用三元鋰電池,快充 30 分鐘,續航 210 公里,長途不可行。馬斯克號稱下一代續航力 800 公里,但技術挑戰大。

 2. 氫是化學元素週期表上的第一元素,太陽不停進行氫聚合反應,釋放巨大能量,為太陽系帶來光明與生命。氫的燃燒熱值高,約汽油3倍,酒精3.9倍,焦炭4.5倍。氫氣可由水製取,也可來自任何碳氫化合物,例如天然氣、甲醇、乙醇(酒精)、水的電解、沼氣等,所產生電流及水無污染,能顯著改善空污及溫室效應。

3.氫氣是無色、無味、無臭、無毒的可燃性氣體,相較於液化石油氣(LPG),氫氣更安全,而且不會中毒,除非濃度高到缺氧窒息。氫氣是基本工業化學原料,也被用於電廠中來冷卻大型發電機,數十年製造、儲存、運輸及運用準則完備,只要正確遵守規範,可安全使用。世上最大的氫氣工業使用網位於德國,氫氣管線總長度為220公里,共有18個工業區相互連結使用及回收氫氣。相較於其他氣體管線,沒有腐蝕及沉澱阻塞的問題,洩漏率低於1%。液態氫也被大量且安全的使用於太空工業,作為太空梭及火箭推進器之燃料。

4.氫氣密度最低,一旦外洩,很快往上擴散被大量的空氣稀釋,不會累積濃度,由於氫氣與氧氣燃燒產生水蒸氣,因此爆炸火焰往內收縮並往上,殺傷力不大,且產生比熱很高的水,可以很快帶走熱量,避免延燒。因此作為燃料,氫氣的安全性比液化瓦斯高很多。

氫電池汽車的缺點

1.氫氣分子很小,容易擴散到鋼材內部,造成鋼材氫脆化,因此材料與維護成本不低。


2.
氫氣製備以電解水最為環保,但耗電量較大,所以96%氫氣從石油氣提煉,目前正研究用太陽能分解水、太陽能發電電解水、陽光催化光解水、太陽能生物制氫等,但還無法商用。

3.氫電池成本高很多。氫電池所需質子交換膜成本1.5萬美元(杜邦Nafion),鉑金(Pt)催化劑0.3萬美元,高壓儲氫罐成本 1 萬美元,合計2.8萬美元,這還不包括氫能源車要配備鋰電池,因為電子要經由外電路形成電流到達陰極,所費也不貲。Tesla 主流配置鋰電池成本約1.3萬美元,不久預計降至8千美元。(氫電池含有陰陽兩個電極,分別充滿電解液,而兩極間隔著滲透性薄膜。氫氣由陽極進入,氧氣(或空氣)由陰極進入,經由催化劑作用,氫原子分解成兩個氫質子(proton)與兩個電子(electron),質子被氧吸引到薄膜的另一邊,電子經由外電路形成電流後,到達陰極。經由陰極催化劑作用,氫質子、氧及電子發生反應形成水分子,水是唯一排放物。)

4. 目前氫使用安全,但車禍難以保證。德國豪華氫氣飛艇興登堡號曾成功 12 次往返大西洋兩岸,1937年即將降落在美國紐澤西萊克赫斯特鎮時,它滿載名流,現場有 22 架攝像機和眾多記者,誰知在降落過程中突然著火,尾部爆炸,頓時一團火球,造成 37 人死亡。

5.加氫站缺乏。日本島國資源匱乏,加上碰到2011 年福島事件,核能發電目前只佔 2.7%,所以積極研究氫能源(其它國家只有韓 ),加上國土長條型,加氫站適合點條分布,但今也只有 92 座。建一個加氫站成本約500萬美元,比充電站貴3倍以上,是加油站5倍,而且需要留出安全間隔佔地,面積要7畝以上。

沒有留言: