有关氢能汽车的讨论话题主要集中于制氢方式、制氢成本、储氢成本和运输成本,以及最为关键的车辆制造与使用成本之上。
在上述六个难题未能克服之前,氢能增程技术理论上不具备普及应用的可能性。可是据媒体报道称日本汽车巨头丰田汽车将与韩国汽车巨头现代起亚开启氢燃料汽车合作洽谈,全球市场占有率排名几乎最靠前的两大车企携手加码氢能领域,难道是“氢能制储运”有了控制成本的方法了?
就算是有吧。
毕竟近期总有些汽车爱好者在谈“可控核聚变”等技术的应用,虽然听起来依然有些科幻的味道但也并非不可能。那么此时就要讨论一下另一个关键话题,这个话题是氢能汽车的安全性能。
氢能汽车是一种通过氢气在氢燃料电池发电,再用电动机驱动车辆行驶的增程式汽车。氢气是此类车辆的真正能源,而氢气又是一种可燃且易燃的气体,同时能量密度是相当高的——标准为140MJ/kg,这是什么概念呢?
正确答案:
汽油能量密度为43MJ/kg,氢气的能量密度可以是汽油的3.25倍。
1Wh等于3600J,普通三元锂电池能量密度可达到200Wh/1kg左右,相当于720000J/kg;1MJ等于1000000J,氢气能量密度可以是普通动力电池的一百倍以上。三硝基甲苯(TNT)的能量密度是4.184MJ/kg,氢气的能量密度可以超过其大约33.46倍。
通过这一组数据可以感受到氢气所蕴含的巨大能量,其之所以可作为火箭燃料,原因也正是氢气的高能量密度。
氢气同时又是一种密度极低的气体,所以氢气球才能飞得起来。
曾经在影视作品或游戏里经常出现的飞艇也采用氢气提供升力,比如大名鼎鼎的“基洛夫”或“兴登堡。”其中讨论最多的是兴登堡号飞艇,这是一艘由德国制造的大型载客硬式飞艇,兴登堡系列飞艇曾经是史上最长的飞行器!其长度达到245米。同时直径也达到41.18米,体积更是达到200000立方米。所以其不得不搭载四台由戴姆勒·奔驰公司(现梅赛德斯·奔驰汽车公司)打造的四台柴油发动机,然而最高航速也不过是135km/h。
氢气真的很神奇。
兴登堡号飞艇之所以能被许多人记住到今天,原因不是因为尺寸大,而是因为兴登堡号飞艇发生了严重的火灾导致的空难!在新泽西州莱克赫斯特航空总站准备着陆时起火,飞艇仅用34秒就被烧毁——据说导致火灾的原因是地电通过绳索传导至艇身,使得凝聚在氢气囊蒙布上的水导电,结果点燃了飞艇后方的氢气并引起大火。
结果是可想而知的,自然是没有生还。
自此之后飞艇就逐渐退出历史舞台了。
飞艇在天空中至少不会遇到碰撞,理论上以目前的技术可以打造出安全的飞艇,只不过其过低的速度已经不太有意义。可是在陆地上使用氢能汽车的话,那么这些车则有可能面对各种奇奇怪怪的路况,在复杂且难以预测的交通事故之中,氢能汽车很有可能带来意想不到的结果。
丰田汽车董事长丰田章男曾预测未来30%的汽车会是氢能汽车,那可就热闹了。
氢气极容易与氧气混合,在浓度达到4%~74.5%之间就能燃烧;同时由于氢气密度很低,其一旦泄露就会快速上升,如果在上升过程中和上升之后遇到明火,比如静电火花、碰撞火花或电池爆燃出现的火焰——一朵小小的蘑菇云或许会出现。
于是氢能汽车对于储氢罐的安全标准要求很高,首先其采用碳纤维材料打造罐体,这也是导致其车辆制造成本高的原因之一。其储氢罐系统还有系列碰撞检测装置,比如如果输出管道出现泄漏,系统则能够通过电磁阀主动关闭出口,防止氢气外泄并快速堆积!其次储氢罐还会有减压阀,如果外部温度异常,减压阀会打开并按照设定的管路把氢气排放到外界之中。
可是没有车企说过储氢罐破裂之后要怎么办?
碳纤维材料的强度非常高,但也并不是高到不可损坏。
在公路之上有各种大型或重型客货车,其在满载之后的作用力是巨大的,碳纤维的储氢罐也可以在中、高速撞击之中轻松被破坏;而在碰撞中如果因摩擦导致明火,或者动力电池出现燃爆,那么结果就很难预料了。
要知道有一部分的氢燃料汽车还会用液态氢,丰田汽车就有;而丰田汽车在某一赛事中还出现其使用液态氢的卡罗拉赛车发生泄漏,导致泄漏的原因只是车辆振动导致管接头松动,随后引起了火灾。