純電不香了？
最近微博有一個(gè)話題：“電車?yán)m(xù)航達(dá)到多少能取代燃油車？”
這是老生常談的問題，但其實(shí)本質(zhì)上不是在討論電車?yán)m(xù)航的長(zhǎng)短，而是續(xù)航焦慮。
現(xiàn)在多數(shù)電車已經(jīng)可以達(dá)到 500km + 的續(xù)航，卻在充電速度和充電便利性上，依然和傳統(tǒng)燃油車有巨大區(qū)別。
但如果新能源車的續(xù)航直接拉滿到 2000km，而且補(bǔ)能時(shí)間和加油一樣快，續(xù)航焦慮還會(huì)存在嗎？
最近大眾在德國(guó)公布了一項(xiàng)專利申請(qǐng)，稱目前正與德國(guó) Kraftwerk Tubes 公司合作開發(fā)一種新型的氫燃料電池，未來可以用于大眾的一款量產(chǎn)車型上，這個(gè)新型電池能讓汽車?yán)m(xù)航達(dá)到 2000km。
要知道油車一箱油的續(xù)航也就 500-800 公里，而大眾的氫燃料電池車型，續(xù)航直接達(dá)到 2000 公里。兩三個(gè)月才補(bǔ)能一次，而且氫能的補(bǔ)給，顯然比充電更快。
眾所周知，日本在汽車轉(zhuǎn)型方面是舉國(guó)押注氫能源，認(rèn)為氫燃料電池汽車才是新能源汽車的最佳選擇，這也是為什么日系車在純電領(lǐng)域慢了半拍。
可如今，德系車也開始做氫燃料汽車，一口氣還能跑 2000 公里，難道大眾要截胡了？
01、成本低，性能強(qiáng)
介紹大眾氫燃料電池專利前，先了解一下氫燃料電池的工作原理。
其實(shí)原理并不復(fù)雜，簡(jiǎn)單來說就是將氫氣和氧氣反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能。
燃料電池也像正常的電池一樣有陽極和陰極，氫氣通過陽極進(jìn)入，并通過電解質(zhì)隔膜，電解質(zhì)隔膜將氫分子分解為質(zhì)子和電子，然后電解液使它們通過不同的路徑到達(dá)陰極。
當(dāng)質(zhì)子通過電解液到達(dá)陰極時(shí)，電子通過外部電路產(chǎn)生電流，這就是氫能汽車的動(dòng)力來源。在那里，它們與直接進(jìn)入陰極的氧結(jié)合，并與電子結(jié)合，產(chǎn)生水和熱。
燃料動(dòng)力電池的負(fù)極材料提供一個(gè)氫氣，正極提供大量氧氣，然后在正負(fù)極相互作用間加一層隔膜。在催化劑的作用下，氫原子外層的電子會(huì)游離出來，變成獨(dú)立的電子 + 氫離子。
而這層隔膜非常特殊，只有兩個(gè)氫離子結(jié)合才可以同時(shí)通過，電子則會(huì)被阻擋在隔膜外。
大眾和德國(guó) Kraftwerk Tubes 公司所申請(qǐng)的氫燃料電池專利，正是對(duì)這層隔膜進(jìn)行了改進(jìn)。
Kraftwerk Tubes 首席執(zhí)行官 Sascha Kühn 稱，與現(xiàn)代和豐田的燃料電池不同，他們所依賴的是陶瓷膜，而不是普通的塑料膜。
而 Kraftwerk Tubes 正是這項(xiàng)技術(shù)唯一的，陶瓷膜生產(chǎn)制造商。這個(gè)全新的隔膜可以快速啟動(dòng)燃料電池。
最重要的是，這種陶瓷膜可以實(shí)現(xiàn)無鉑量產(chǎn)。而鉑一直以來因其較高的成本，被認(rèn)為是大規(guī)模生產(chǎn)氫燃料電池的重大阻礙之一。因?yàn)闆]有鉑元素，可以讓陶瓷膜的生產(chǎn)成本要遠(yuǎn)低于聚合物燃料電池，這也是 Kraftwerk Tubes 與大眾汽合作開發(fā)的燃料電池堆的，最大的差異化優(yōu)勢(shì)。
Kühn 還表示，陶瓷膜的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在操作過程中無需潤(rùn)濕，從而減輕了人們對(duì)冬季結(jié)冰、高濕度環(huán)境中吸引霉菌和高溫干燥的擔(dān)憂。而 Kraftwerk Tubes 的這種技術(shù)類似于固態(tài)電池，都具有差不多相同的電解質(zhì)和相似的材料結(jié)構(gòu)。
不同之處在于，固態(tài)電池中只使用一種緊湊的材料來儲(chǔ)存能量，而在燃料電池中，由氫氣來承擔(dān)這個(gè)任務(wù)。
此外，專利中的燃料電池還可以產(chǎn)生廢熱，廢熱在 400 度左右的可用范圍內(nèi)，所以通過熱交換器，無需消耗額外的電力，就可以產(chǎn)生用于汽車供暖和空調(diào)的熱量，從而提高整體能源效率。
可以說，這個(gè)氫燃料電池既減少了成本，又提升了能源效率。那么關(guān)鍵的問題來了，什么時(shí)候量產(chǎn)？
答案是 2026 年。
Kraftwerk Tubes 公司表示，正在進(jìn)行的燃料電池開發(fā)專利不會(huì)僅為大眾汽車提供，Kraftwerk Tubes 首席執(zhí)行官 Sascha Kühn 稱：“不管制造商是誰，我們的目標(biāo)是到 2026 年在量產(chǎn)汽車中推出我們的技術(shù)?！?/p>
而且量產(chǎn)車一旦使用新的氫燃料電池堆，可以提供長(zhǎng)達(dá) 2000 公里的超長(zhǎng)續(xù)航。
02、大眾氫燃料車由來已久
作為全球頭部車企，大眾任何一點(diǎn)風(fēng)吹草動(dòng)都被認(rèn)為是行業(yè)風(fēng)向標(biāo)。而這次入局氫燃料電池也被看作是大眾全面轉(zhuǎn)型新能源時(shí)代的一次豪賭。
不過，這并不是大眾第一次接觸氫能源。早在 2014 年，大眾就推出了高爾夫 Variant HyMotion，并在 2015 年的上海車展上正式發(fā)布，全新高爾夫 Variant HyMotion 搭載了一套氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)。
外觀方面，全新高爾夫 Variant HyMotion 與普通版的高爾夫造型基本一致，只不過配備了全新樣式的輪圈，尾燈采用熏黑設(shè)計(jì)。
高爾夫 Variant HyMotion 當(dāng)時(shí)搭載的氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，最大功率為 134 馬力，零百加速時(shí)間 10 秒。
加滿氫氣后，續(xù)航可達(dá) 500km。而當(dāng)氫氣用盡時(shí)，僅需 3 分鐘便可補(bǔ)滿。
除了高爾夫 Variant HyMotion，大眾還在 2015 年發(fā)布了奧迪 A7 h-tron。同樣使用氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)，最大功率為 230 馬力，最大扭矩為 540N?m。零百加速時(shí)間僅為 7.9 秒，最高時(shí)速可達(dá) 180km。
奧迪 A7 Sportback h-tron quattro 的四個(gè)氫氣罐位于中央通道、后備箱底部下方以及后軸前方，由碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）制成的外殼包裹了鋁內(nèi)殼。
這些儲(chǔ)罐在 700 bar 的壓力下可以存儲(chǔ)大約 5 千克的氫氣，足夠驅(qū)動(dòng)車輛行駛 500 多公里。按照 NEDC 工況，每 100 公里的燃料消耗量約為 1 千克，相當(dāng)于 3.7 升汽油。
A7 h-tron 大約三分鐘就可以完全加滿氫氣，這與傳統(tǒng)燃油車加一次油的時(shí)間差不多。
遺憾的是，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的客觀條件并不成熟，補(bǔ)能、安全以及成本問題等問題，導(dǎo)致 A7 和高爾夫的氫燃料電池汽車都被迫停產(chǎn)。
奧迪也曾在 2019 年嘗試重啟 A7 h-tron 車型的生產(chǎn)計(jì)劃，并開啟了全面的路測(cè)，為大規(guī)模量產(chǎn)做準(zhǔn)備。
還計(jì)劃與中國(guó)能源巨頭中國(guó)石化合作，在中國(guó)建設(shè)更多的加氫燃料站，為即將推出的氫燃料車型提供能源補(bǔ)充，但最后都無疾而終。
直到現(xiàn)在，大眾方面再把氫燃料電池項(xiàng)目提上日程，牽手德國(guó) Kraftwerk Tubes 公司一起合作，雙方在去年七月提交了氫燃料電池專利的申請(qǐng)。
而 Kraftwerk Tubes 是德國(guó)一家直接為各種應(yīng)用的動(dòng)力總成提供燃料電池的公司。旗下產(chǎn)品固體氧化物燃料電池（aSOFCs）在德國(guó)薩克森德累斯頓生產(chǎn)，可以將氫氣或所有常見電子燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。
值得一提的是，大眾雖然和 Kraftwerk 合作研發(fā)，但 Kraftwerk 并不會(huì)只把該技術(shù)放在大眾一家汽車制造商身上。
按照 Kraftwerk 首席執(zhí)行官 Sascha Kühn 的說法，無論制造商是誰，他們的目標(biāo)都是在 2026 年進(jìn)行量產(chǎn)，目前計(jì)劃的是大約在 10000 輛汽車使用新技術(shù)，并且這些車輛將分布在幾家汽車制造商中。
除去大眾，日產(chǎn)旗下的高端品牌英菲尼迪已經(jīng)公開宣布與 Kraftwerk 合作，Kühn 稱目前雙方正在初始階段洽談。
03 、2000 公里什么水平？
大眾再次入局氫能源汽車，說明并不想放棄氫能這條路，而這和前任 CEO 赫伯特?迪斯 (Herbert Diess) 在大眾時(shí)，對(duì)汽車在氫燃料方面一貫立場(chǎng)并不一致。
迪斯曾在去年 5 月發(fā)布的一條推特中，否認(rèn)了氫作為電動(dòng)汽車動(dòng)力來源的潛力。他表示：“事實(shí)證明，氫燃料汽車并不能解決氣候問題。在交通領(lǐng)域，電氣化已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位。虛假的辯論是浪費(fèi)時(shí)間，請(qǐng)聽從科學(xué)?！?/p>
不過和迪斯不同，現(xiàn)任 CEO 奧穆博除了會(huì)帶領(lǐng)大眾完成從燃油車向電氣化轉(zhuǎn)型的同時(shí)，他也是另一種低排放方法 ——e-Fuel 的主要支持者。
e-Fuel 是合成燃料的一種，它利用可再生能源如太陽能、風(fēng)能等來發(fā)電，由氫氣和二氧化碳通過化學(xué)反應(yīng)合成液體燃料。所需的氫氣是從電解水中提取的，二氧化碳則通過直接空氣捕集技術(shù)從空氣中獲取。
這也是為什么，大眾開始對(duì)氫燃料電池汽車蠢蠢欲動(dòng)。
不過大眾想要做氫燃料電池汽車這一賽道，競(jìng)爭(zhēng)者不在少數(shù)，畢竟一直以來日韓系車企都在大力發(fā)展氫燃料電池車。
除去商用車，豐田 Mirai 算是目前業(yè)內(nèi)氫能源乘用車的領(lǐng)頭羊，Mirai 目前已經(jīng)出到第二代車型，基于豐田的 TNGA 架構(gòu)生產(chǎn)，以雷克薩斯的標(biāo)準(zhǔn)選擇材料和組裝。
第二代 MIRAI 在 2020 年上市銷售，到目前為止，MIRAI 的銷量已超過 20000 輛，累計(jì)行駛距離超過 5.33 億公里。新一代 Mirai 的 WLTC 續(xù)航里程達(dá)到 850 公里，比上一代增加 30%，售價(jià) 4.95 萬美元起。
據(jù)悉，豐田第二代 Mira 還將在今年年底，以進(jìn)口車的方式，進(jìn)入廣汽豐田的銷售矩陣。首批將限量引進(jìn) 50 臺(tái)“嘗鮮”，官方售價(jià) 74.8 萬-75.4 萬元。
此外，現(xiàn)代旗下的氫能源汽車 NEXO 的實(shí)力也非常強(qiáng)勁。NEXO 誕生于 2018 年，在海外市場(chǎng) NEXO 的表現(xiàn)比起 Mirai 絲毫不輸。2019 年 NEXO 在全球賣出了近 5000 輛，截至今年 6 月，NEXO 的全球累計(jì)銷量已達(dá) 2.7 萬輛。
NEXO 可以說是全球最暢銷的氫燃料電池車，且在 EPA 續(xù)航測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)下，NEXO 取得了 569.7–611.6km 的優(yōu)秀成績(jī)，這個(gè)數(shù)據(jù)不僅超越了第一代 Mirai 的 502km（EPA），也超越了本田的氫燃料電池汽車 Clarity Fuel Cell 的 589km 的 EPA 成績(jī)。
目前 Nexo 中國(guó)版，已經(jīng)正式獲得北京新能源汽車的牌照，可以合法上路行駛，中國(guó)版 NEXO 的標(biāo)準(zhǔn)下的續(xù)航為 550km，比海外版的 800KM 續(xù)航低了不少。
來源：HYUNDAI
續(xù)航減少的主要原因在于中國(guó)乘用車的儲(chǔ)氫罐壓力限定在 350Bar，而國(guó)際版的儲(chǔ)氫罐最高支持 700Bar 的壓力。不過，加氫只需要 5 分鐘。
可以看出，不論是現(xiàn)代還是豐田的氫燃料電池車，他們的續(xù)航都沒有超過 1000km，而大眾和 Kraftwerk Tubes 公司合作的新的氫燃料電池堆，可以提供長(zhǎng)達(dá) 2000 公里的續(xù)航。
2000km 是什么概念呢？要知道現(xiàn)在的新能源汽車，哪怕是使用增程技術(shù)的新車，最大續(xù)航也就是 1000km 多。
如果一切順利，大眾和 Kraftwerk Tubes 公司合作的專利氫燃料電池，可以在 2026 年或者更早之前量產(chǎn)。到那個(gè)時(shí)候，純電動(dòng)車還會(huì)是香餑餑嗎？
本文來自微信公眾號(hào)：超電實(shí)驗(yàn)室 （ID：SuperEV-Lab），作者：楚門，編輯：在洲
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