氫燃料電池真的是傻瓜電池嗎?特斯拉為什么不用氫燃料作為電池?
特斯拉未來是否會從電池轉向氫能?特斯拉CEO馬斯克,此前曾將氫燃料電池稱為傻瓜電池,并稱這項技術令人難以置信的愚蠢。

在這一點上,大多數業(yè)內人士似乎都站隊馬斯克,同意他的觀點,目前來看,幾乎沒有看到任何氫動力汽車投放在市場上,如果有的話,也是屈指可數,為什么馬斯克不看好氫能源汽車?
我們制造鋰離子電池所需的金屬,比如鎳、鈷、鋁、錳和鋰,這些金屬一直都很昂貴,這些金屬在市場中被瘋狂的抬價,這也給電動車行業(yè)帶來了一些不利的影響。

人們也開始思考,氫能源汽車或許也可以是一個新的方向,氫元素是已知宇宙中最常見的元素,有沒有一種可能我們把氫元素合理的利用起來,成為為汽車提供動力的能源。
氫氣是一種極其易燃的燃料,一般會用液化氫作為燃料,但其實氫動力汽車,在正常情況下并不涉及燃燒。氫動力汽車的工作原理,是將氣態(tài)氫儲存在高壓罐中,高壓罐是能量儲存的地方,當汽車啟動時,氫氣被釋放到燃料電池中,里面的氫氣就會轉化為電能。

氫燃料電池在結構和功能上與普通的電池非常相似,它有一個陰極和一個陽極,其間有一個電解質隔板,它會分解出電子,這些電子穿過兩邊之間的導電電路,氫氣以極高的壓力通過陽極或負極進入電池,在那里,它遇到由鉑制成的催化劑分離器,當氫分子遇到鉑時,它們會分解,并釋放兩個電子,自由電子會進入導體,并通過為汽車提供動力的電路,剩余的氫離子通過電解質隔板進入電池的陰極或正極并再次相遇,他們將與氧分子結合并產生水,然后水作為無害的副產品從電池中分離。
為什么馬斯克認為用氫燃料電池供電很愚蠢呢?
氫,是整個宇宙中最常見的元素,它是現存最輕的元素,它無色無味、無毒,但地球上并沒有單獨存在的氫分子,氫一般都會與其他元素一起,以化合物的形式存在。
比如,如果需要依賴氫燃料電池提供動力,所需的純氫氣,就需要從其他的物質中分離出來,這就是大問題的所在。

氫氣的獲取方式有很多種,一種方法是電解,用電把水分解成氫氣和氧氣,實現這一功能的設備稱為電解器,工作原理與一般燃料電池的工作原理相反。

另一種獲得純氫氣的方法,是從天然氣等化石燃料中提取,被稱為蒸汽重整,其工作原理是,在加熱的高壓環(huán)境中,將甲烷氣體與水蒸氣結合,混合物分解成氫氣和一氧化碳,接著氫被儲存起來,一氧化碳被釋放到大氣中,由于在生產過程中產生了溫室氣體一氧化碳,所以,以此方式獲得的氫被稱為灰氫。
綠色氫氣的生產成本要比灰色氫氣高得多,這種情況下,你認為生產商會選擇哪種方式來制造氫氣?
答案是顯而易見的,為了減少成本,他們會制造灰氫來獲得氫氣,因此對環(huán)境也是有一定影響。
氫動力汽車的最大問題就是效率
將氫氣轉化為電能的過程中,都會有能量損失,以氫燃料電池為例,能量輸入從氣體產生開始,能量輸出為汽車提供動力,一前一后之間的能量損失平均為62%或者更多,在最極端的情況下,能量損失可能會高達78%,所以這意味著氫動力在汽車中的效率在38%~22%之間,雖然它的效率并不高,但它仍然比內燃機要好,內燃機的效率最低只有13%。

但與電動車的電池效率相比,這兩種燃料都相形見絀,電動車電池的效率在73%~80%之間,這就是馬斯克認為氫燃料電池愚蠢的令人難以置信的原因,因為馬斯克是一個非常講究效率的人,效率是特斯拉所做一切背后的驅動力,他們所做的每一步都是為了提高效率,所以他說只有傻瓜才使用氫燃料電池。
每一種電池都有利弊
1、電池
電池所需的原料,需要大量的開采和加工,這意味著人們在后期制造電池的過程中,會消耗大量的能源,產生大量的有害垃圾,最終的結果是鋰離子電池只能在最佳狀態(tài)下工作幾年,然后逐漸變質,直到我們把它扔進垃圾桶。
因此,人們正在開發(fā)更可持續(xù)使用的化學電池,比如磷酸鐵鋰電池,它對稀有金屬的依賴要少得多,研究人員正在試圖解決如何大規(guī)模回收電池的問題,他們在試圖制造一個閉環(huán),真正生產出綠色、無污染可再生的能源,從而為更多的資源開采和制造業(yè)提供動力。
2、氫燃料電池
也有一些問題存在,我們知道通過電解可以制造綠色氫氣,但就燃料電池價格并不便宜。
事實證明,制造氫氣,并將其轉化為電能所必需的設備,仍然需要稀有金屬和鉑族金屬才能發(fā)揮作用,所以開采金屬資源,環(huán)境仍然受到威脅和破壞,但是,綠色氫氣和燃料電池還有改進的余地,人們正在研究如何讓電池變得更好,效率更高。
氫燃料電池與普通電池哪一個更好?
兩種技術對比
1、氫能源汽車加氫,可能需要大概5分鐘時間,前提是找到一個加氫站;電動汽車充滿電需要45分鐘到1小時,而對于電動車來講,充電樁卻隨處可見。
2、氫燃料對于重型和商用車輛十分友好,因為可以在氫氣罐中儲存更多的能量,對于需要消耗大量能量的運輸車輛來說,氫燃料電池可能是最好的解決方案。
不過,特斯拉也制造一輛電池驅動的半掛運輸車,經過實驗,柴油動力半掛車和電動半掛車之間的差異,基本上也可以忽略不計,當然,特斯拉半掛車不會像氫動力半掛車那樣有超強的續(xù)航能力,會受到一點限制而已。
但是,特斯拉并不生產氫燃料電池,他們沒有任何加氫設備,馬斯克認為當公司已經擁有一個良好運行的系統(tǒng)時,開發(fā)和實施一項全新的技術是沒有太大意義的。