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为什么不生产燃烧氢气的汽车
发布时间:2020/5/9 14:49:27 点击:3706

实际上与氢能源相关的类型有两种,其一是氢内燃机,顾名思义这种内燃机就是以燃烧氢气作为动力源的;而另外一种则是各位熟知的氢燃料电池,当然这个就不是燃烧氢气了、而是利用电解水的逆反应产生电能,再用电能驱动电机、使车子完成行驶,本质上这类依然属于电动车、只是电池需要原料为氢、氧!




早期宝马、马自达等车企,研发过一阵氢内燃机,后来基本都放弃了、而现在一般都有涉猎氢燃料电池;直接燃烧氢气、看上去是不错的选择,宝马之前研发的氢七,其设计预期是达到42%的热效率、升功率破百千瓦,这在十几年前来看、是有一定前瞻性的,毕竟即便是现在汽油内燃机热效率仅仅突破40%;只不过氢内燃机理念虽好,但实际上还是存在问题!




其一就是安全性问题,汽油内燃机、要配备油箱对吧?同理氢内燃机、需配备储氢容器,可以简单理解成钢瓶,而氢气则是用-253℃的液化状态灌入;我们可能在一些地方、看到过氢气钢瓶,只不过是静置,如果把钢瓶放到汽车上、随着车子不断颠簸,一旦爆炸、后果不堪设想;要知道氢气的运输、储藏极为困难,车载储氢罐必须有完善的隔热层,温度控制不住那么氢气都会挥发掉,要不为什么现在儿童玩的气球、都填充氦气了,甭说氢内燃机、有几个敢在车内放一个氢气钢瓶的?




氢脆现象:金属材料都具备两个性能,其一是强度、其二是塑性,强度指的是在一定横截面积下、导致金属出现形变甚至断裂时,所需要力的大小;而塑性指的则是金属在断裂前,所能承受的最大变形量,可以简单理解成最大形变程度、突破了就断掉;所以要分清强度、以及塑性的差异,咱们的饭碗、花瓶是陶瓷做的对吧?强度极高、硬度极高,可摔在地上就会粉碎,为啥?就是因为塑性差,稍微产生一点形变、马上断裂!




而这所谓的氢脆现象,实际上就是氢分子对金属的一种侵蚀,拿一台氢内燃机来说,燃烧室一定会长期接触氢分子(富氢状态)、氢分子供应管路上的一切金属部件、储氢罐等,这些都会长时间处于富氢状态下,那么氢分子就会破坏金属的塑性,使得明明塑性优秀的金属材质变得极为脆弱;所以从理论上讲、长期使用的氢内燃机,不断受到氢脆现象的影响,整个机体都会变脆,剧烈运行时、是不是存在解体破碎的隐患?至于解决方式、貌似宝马就是因为解决不了这个问题,放弃了;汽车毕竟和火箭不同,火箭一命货、不怕氢脆!




燃烧氢时、产生的污染

相信很多朋友都觉得氢气燃烧,燃烧产物只是水、所以烧氢气环保?实际上氢气燃烧产生的确环保,如2H2+O2=2H2O,燃烧产物只有水嘛、为什么不环保?实际上热力型氮氧污染物就是在高温、及富氧条件下产生的,而氢气燃烧的热值极大、几乎是汽油燃烧的三倍(这就是为什么火箭要用液态氢、而不用汽油,因为热值高),而氢气燃烧对氧气消耗还少,所以容易造成高温、富氧状态,结果把燃烧室剩余的氮气高温氧化成氮氧化物、造成污染,这就是很尴的问题了!


氢燃料电池

当宝马、马自达等一众车企,发现了氢内燃机种种问题后,也明白就目前而言、想把氢内燃机推到生产线上几乎不可能;所以各家也就逐渐放弃了,而继任者就是氢燃料电池,当然这就不牵扯氢燃烧问题了;只是利用氢分子、与空气中的氧分子混合到一处,在利用电解水的逆反应(电解水产生氧气、氢气,而氧、氢逆电解水反应则生成电与水);所以氢燃料车还是电动车,只不过它的电池不是三元锂、也不是磷酸铁锂,而是氢燃料电池!


原理其实也不难,车上有一个水箱、之后往水箱投放富氢金属,富氢金属遇水、即可析出氢分子,氢分子在与空气中的氧分子进行混合后再利用电解水逆反应还原出电能、与水,电能带动电机、驱动车辆行驶;貌似氢燃料电池车也有配备储氢容器的,原理都差不多;而差异在于如何产生氢分子;与氢内燃机比,氢燃料电池可行性更高,至少安全、而且现在已经存在量产的产品了;至于烧氢气的氢内燃机、所存在的隐患太多,安全性问题、氢脆问题、污染问题都很难解决,所以现在基本没有主机厂在玩这个了!

 
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