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        日本与氢能源(四):孤注一掷致未来

        • 高康
        • 发表于: 2015/01/12 08:46:59 来源:车云网

        对于一家车企来说,投入22年的时间在一项新技术的开发上,无异于孤注一掷。所幸的是,孤注一掷的并不仅仅是丰田。

        编者按:这一篇关于日本和氢能源的故事将暂且告一段落。说得略文艺一点,22年如一日地在氢燃料电池上的付出,脑补能力略强地人心里估计已经翻出了20多篇感天动地地故事。当然,丰田、本田以及在背后支持的日本,在构建氢能源社会上的决心有多大,付出的就有多大。所幸的是,相比当初孤军奋战在混合动力,现今并不缺少同行的伙伴。


        让我们把目光回到1997年,那一年丰田普锐斯上市,之后没多久以探讨减排为主题的京都会议就召开了,这是多么巧合的一件事。如今丰田提前发布首款量产氢燃料电池车Mirai实质上意图也很明确。丰田希望旗下Mirai能赶上2020年东京奥运会,在全球焦点都集中在东京的时候,将出色表现的Mirai推向全球,拉动丰田汽车帝国的再一次成长。当然丰田还是要确保氢燃料电池汽车的首发地位,毕竟本田FCV紧随其后,这似乎回到了普锐斯和音赛特发布的年代。

        只为普及

        丰田氢燃料电池车的研发始于1992年,22年的辛酸终究得到了回报。在此之前,关于Mirai的售价丰田内部一直纠结,早先Mirai的成本难以控制,无奈采用租售的方式。在那之后,丰田内部对这部造价1亿日元的氢能源汽车销量产生了巨大的怀疑。没关系,几年后,丰田最终把Mirai起售价定在了700万日元左右(折合人民币约37万元),算上日本政府的补贴,民众只需要花费520万日元(折合人民币约27万元)即可拥有这么一款零排放的终极环保汽车。

        丰田Mirai的预期销量是400辆。是的,2015年,丰田只打算在日本销售400辆Mirai,如此低的销量让我们都感觉十分诧异。毕竟这是一部举足轻重的车型,在已经接受到200多辆的订单之后,丰田顽固的仍将目标锁定在400辆。对此,丰田表示,这是极为谨慎的结果。不但如此,丰田预计在欧洲销售50-100辆,在2017年美国加州政府修改ZEV指标之前销售3000辆。

        至于氢能源汽车的安全性,通用已经帮丰田验证过了。通用很早就进入了燃料电池汽车领域,时间甚至在著名的铅酸蓄电池EV1之前,后来推出了雪佛兰Equinox燃料电池车型,租售给某些知名人士,如今这119辆燃料电池车已经累计行驶超过480万公里。

        丰田的目的很明确,尽最大可能的让Miari普及。因为Miari就是用来改变能源的汽车,如果只存在小众阶层很难推动整个氢社会的建设,不普及就没有意义。为了普及,丰田采用了很多巧妙的设计。

        首先Miari本来就不是一辆大车,其次也没有设计五座,而是巧妙性地把后排设计成两个独立座椅。为了降低价格,Miari没有采用高新技术碳纤维,内饰尽量简洁明了。虽然最终Mirai的售价仍然看起来像一部豪华车,但它并没有因此挂上雷克萨斯高贵的徽标,而是佩戴了更加亲民的丰田徽章。

        在未来六年的时间内,丰田Mirai需要在日本,尤其是东京形成规模。在规模的背后是氢能源设施的配套建设,解决好氢设施和氢燃料汽车“先有鸡还是先有蛋”的难题之后,丰田将会推出更多氢能源车型,让东京奥运会成为丰田的营销大会。

        降低成本

        Mirai的设计很有特色,丰田把电堆、气罐、马达、电池等较重的部件都设计在了地板下方,降低了车辆的重心,使之行驶起来四平八稳,甚至可以轻松达到较高速度。在产品方面取得成就的同时,摆在丰田面前的一个难题就是如何降低成本。丰田有打算在2015年把销售的氢燃料电池车价格降低至500万日元,并致力在2025年前使FCV的价格降至EV的水平,并且努力寻找200万-300万日元的方法。

        从1亿日元降低到700万日元,丰田做了很多努力:比如去掉加湿模块;把四个氢气罐减少到两个,通过优化燃料罐的长度和直径达到之前四个气罐的容积;提高燃料电池组的输出密度;削减燃料电池组层积的单位数量,采用高效率升压转换器;沿用之前混合动力使用的马达、电池、逆变器等部件降低开发支出成本。低价化最后一道难以逾越的门槛是催化剂铂的用量。

        燃料电池拥有两个电极,它们分别是燃料极和空气极。向燃料极供给氢气,氢气转化成氢离子然后向空气极移动,期间电子在外部移动产生电流。在正常的情况下,氢气与氧气的反应较慢,如果需要加快这种反应就需要加入金属铂作为催化剂,而铂是一种极为昂贵的金属。

        目前见诸报端的减少铂用量的方法有两种:

        第一种是妥协性地降低铂金属的劣化速度。在正常用车过程中,伴随加速、制动,电池电极会有电压变化,这种变化一旦剧烈,铂就会溶解在电解质中在燃料极析出,此时会有分泌物吸附在铂金属表面,使催化剂铂的有效面积降低进而影响反应速度。缓解劣化的方法主要在寻找铂劣化机制和制造更大有效面积的铂形态。

        第二种方法比较彻底,目的是摆脱铂作为有限自然资源的限制,寻找可以替代铂金属的高效催化剂。只可惜目前这两种方法均在研究当中,没有实用化案例。

        致“未来”

        暂时我们不能明确指出燃料电池汽车有哪些优势,据我们已知的那些优势外,燃料电池车让人惊愕的成本也着实把那些看得见的优势消灭的一干二净。因为如此,很多朋友都喜欢把燃料电池车和纯电动汽车相比较,进而对燃料电池车报以来自未来的抨击。

        对这些评论,丰田向来不予置评。丰田知道自己在做什么,与放在当下的眼光相比,丰田赌的是100年或者200年之后。两者眼光不能同日而语,不过话说回来,燃料电池车似乎对我们这代人并没有多大影响。

        燃料电池车具有一些纯电动汽车无法比拟的优势,比如二氧化碳零排放,充气时间比充电时间短,易用性出色等优点之外,氢燃料电池车更大的优点是能量密度比电力大,而且可以使用一次能源制造。

        从特斯拉推出第一款纯电动汽车Roadster,通用意识到锂电的商业化进程,开始进入纯电动行业,但在此之前通用却一直潜心研究氢燃料项目。随着越来越多企业的不断投入,丰田-宝马、本田-通用、日产-福特-戴姆勒三大联盟的影响力不断扩大。三大联盟目的很明确,正是因为纯电动汽车技术门槛较低,譬如我国就期待能在纯电动车项目上完成汽车产业的超车,但这正是传统汽车企业不愿意见到的。如果能在门槛较高的氢燃料电池汽车上找到出路,那么传统汽车的竞争力依然很强。

        似乎所有传统车企都不会坐视硅谷型企业---特斯拉一支独大,他们心里早就有了应对之策。

        氢燃料汽车似乎离我们越来越近,虽然现下要享受这类汽车的代价还是大了点,但不管怎么样,我们看到了一些希望。如何让氢燃料汽车普及是目前摆在所有FCV车厂的首要难题。乐观地想象一下,在如今几乎全球车厂都投入了氢燃料汽车开发的情况下,其普及进度或许要比预想中的好一些。要记得,当年混合动力可只有丰田自己在支撑。这种日子不会太远。

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