大众截胡丰田!氢能源车续航 2000 公里,2026 年落地量产

超电实验室 2022/11/23 13:17:01 责编:远生

纯电不香了?

最近微博有一个话题:“电车续航达到多少能取代燃油车?”

这是老生常谈的问题,但其实本质上不是在讨论电车续航的长短,而是续航焦虑

现在多数电车已经可以达到 500km + 的续航,却在充电速度和充电便利性上,依然和传统燃油车有巨大区别。

但如果新能源车的续航直接拉满到 2000km,而且补能时间和加油一样快,续航焦虑还会存在吗?

来源:Getty Images

最近大众在德国公布了一项专利申请,称目前正与德国 Kraftwerk Tubes 公司合作开发一种新型的氢燃料电池,未来可以用于大众的一款量产车型上,这个新型电池能让汽车续航达到 2000km

要知道油车一箱油的续航也就 500-800 公里,而大众的氢燃料电池车型,续航直接达到 2000 公里。两三个月才补能一次,而且氢能的补给,显然比充电更快。

众所周知,日本在汽车转型方面是举国押注氢能源,认为氢燃料电池汽车才是新能源汽车的最佳选择,这也是为什么日系车在纯电领域慢了半拍。

可如今,德系车也开始做氢燃料汽车,一口气还能跑 2000 公里,难道大众要截胡了?

01、成本低,性能强

介绍大众氢燃料电池专利前,先了解一下氢燃料电池的工作原理。

其实原理并不复杂,简单来说就是将氢气和氧气反应的化学能直接转换成电能

燃料电池也像正常的电池一样有阳极和阴极,氢气通过阳极进入,并通过电解质隔膜,电解质隔膜将氢分子分解为质子和电子,然后电解液使它们通过不同的路径到达阴极。

当质子通过电解液到达阴极时,电子通过外部电路产生电流,这就是氢能汽车的动力来源。在那里,它们与直接进入阴极的氧结合,并与电子结合,产生水和热。

燃料动力电池的负极材料提供一个氢气,正极提供大量氧气,然后在正负极相互作用间加一层隔膜。在催化剂的作用下,氢原子外层的电子会游离出来,变成独立的电子 + 氢离子。

而这层隔膜非常特殊,只有两个氢离子结合才可以同时通过,电子则会被阻挡在隔膜外。

大众和德国 Kraftwerk Tubes 公司所申请的氢燃料电池专利,正是对这层隔膜进行了改进

Kraftwerk Tubes 首席执行官 Sascha Kühn 称,与现代和丰田的燃料电池不同,他们所依赖的是陶瓷膜,而不是普通的塑料膜。

Kraftwerk Tubes 首席执行官 Sascha Kühn  来源:Deutschlandradio

而 Kraftwerk Tubes 正是这项技术唯一的,陶瓷膜生产制造商。这个全新的隔膜可以快速启动燃料电池。

最重要的是,这种陶瓷膜可以实现无铂量产。而铂一直以来因其较高的成本,被认为是大规模生产氢燃料电池的重大阻碍之一。因为没有铂元素,可以让陶瓷膜的生产成本要远低于聚合物燃料电池,这也是 Kraftwerk Tubes 与大众汽合作开发的燃料电池堆的,最大的差异化优势。

Kühn 还表示,陶瓷膜的另一个优点是在操作过程中无需润湿,从而减轻了人们对冬季结冰、高湿度环境中吸引霉菌和高温干燥的担忧。而 Kraftwerk Tubes 的这种技术类似于固态电池,都具有差不多相同的电解质和相似的材料结构。

不同之处在于,固态电池中只使用一种紧凑的材料来储存能量,而在燃料电池中,由氢气来承担这个任务。

此外,专利中的燃料电池还可以产生废热,废热在 400 度左右的可用范围内,所以通过热交换器,无需消耗额外的电力,就可以产生用于汽车供暖和空调的热量,从而提高整体能源效率。

可以说,这个氢燃料电池既减少了成本,又提升了能源效率。那么关键的问题来了,什么时候量产?

答案是 2026 年

Kraftwerk Tubes 公司表示,正在进行的燃料电池开发专利不会仅为大众汽车提供,Kraftwerk Tubes 首席执行官 Sascha Kühn 称:“不管制造商是谁,我们的目标是到 2026 年在量产汽车中推出我们的技术。”

而且量产车一旦使用新的氢燃料电池堆,可以提供长达 2000 公里的超长续航。

02、大众氢燃料车由来已久

作为全球头部车企,大众任何一点风吹草动都被认为是行业风向标。而这次入局氢燃料电池也被看作是大众全面转型新能源时代的一次豪赌。

不过,这并不是大众第一次接触氢能源。早在 2014 年,大众就推出了高尔夫 Variant HyMotion,并在 2015 年的上海车展上正式发布,全新高尔夫 Variant HyMotion 搭载了一套氢燃料电池动力系统。

大众高尔夫 Variant HyMotion  来源:Volksagen

外观方面,全新高尔夫 Variant HyMotion 与普通版的高尔夫造型基本一致,只不过配备了全新样式的轮圈,尾灯采用熏黑设计。

高尔夫 Variant HyMotion 当时搭载的氢燃料电池动力系统,最大功率为 134 马力,零百加速时间 10 秒。

来源:Volksagen

加满氢气后,续航可达 500km。而当氢气用尽时,仅需 3 分钟便可补满。

除了高尔夫 Variant HyMotion,大众还在 2015 年发布了奥迪 A7 h-tron。同样使用氢燃料电池动力系统,最大功率为 230 马力,最大扭矩为 540N・m。零百加速时间仅为 7.9 秒,最高时速可达 180km。

来源:Audi

奥迪 A7 Sportback h-tron quattro 的四个氢气罐位于中央通道、后备箱底部下方以及后轴前方,由碳纤维增强聚合物(CFRP)制成的外壳包裹了铝内壳。

这些储罐在 700 bar 的压力下可以存储大约 5 千克的氢气,足够驱动车辆行驶 500 多公里。按照 NEDC 工况,每 100 公里的燃料消耗量约为 1 千克,相当于 3.7 升汽油。

来源:Audi

A7  h-tron 大约三分钟就可以完全加满氢气,这与传统燃油车加一次油的时间差不多。

遗憾的是,因为当时的客观条件并不成熟,补能、安全以及成本问题等问题,导致 A7 和高尔夫的氢燃料电池汽车都被迫停产

奥迪也曾在 2019 年尝试重启 A7 h-tron 车型的生产计划,并开启了全面的路测,为大规模量产做准备。

来源:Audi

还计划与中国能源巨头中国石化合作,在中国建设更多的加氢燃料站,为即将推出的氢燃料车型提供能源补充,但最后都无疾而终。

直到现在,大众方面再把氢燃料电池项目提上日程,牵手德国 Kraftwerk Tubes 公司一起合作,双方在去年七月提交了氢燃料电池专利的申请。

而 Kraftwerk Tubes 是德国一家直接为各种应用的动力总成提供燃料电池的公司。旗下产品固体氧化物燃料电池(aSOFCs)在德国萨克森德累斯顿生产,可以将氢气或所有常见电子燃料的化学能直接转化为电能。

来源:Kraftwerk

值得一提的是,大众虽然和 Kraftwerk 合作研发,但 Kraftwerk 并不会只把该技术放在大众一家汽车制造商身上。

按照 Kraftwerk 首席执行官 Sascha Kühn 的说法,无论制造商是谁,他们的目标都是在 2026 年进行量产,目前计划的是大约在 10000 辆汽车使用新技术,并且这些车辆将分布在几家汽车制造商中。

除去大众,日产旗下的高端品牌英菲尼迪已经公开宣布与 Kraftwerk 合作,Kühn 称目前双方正在初始阶段洽谈。

03 、2000 公里什么水平?

大众再次入局氢能源汽车,说明并不想放弃氢能这条路,而这和前任 CEO 赫伯特・迪斯 (Herbert Diess) 在大众时,对汽车在氢燃料方面一贯立场并不一致

来源:Volkswagen

迪斯曾在去年 5 月发布的一条推特中,否认了氢作为电动汽车动力来源的潜力。他表示:“事实证明,氢燃料汽车并不能解决气候问题。在交通领域,电气化已经占据了主导地位。虚假的辩论是浪费时间,请听从科学。”

不过和迪斯不同,现任 CEO 奥穆博除了会带领大众完成从燃油车向电气化转型的同时,他也是另一种低排放方法 ——e-Fuel 的主要支持者

来源:Porsche

e-Fuel 是合成燃料的一种,它利用可再生能源如太阳能、风能等来发电,由氢气和二氧化碳通过化学反应合成液体燃料。所需的氢气是从电解水中提取的,二氧化碳则通过直接空气捕集技术从空气中获取。

这也是为什么,大众开始对氢燃料电池汽车蠢蠢欲动。

不过大众想要做氢燃料电池汽车这一赛道,竞争者不在少数,毕竟一直以来日韩系车企都在大力发展氢燃料电池车。

来源:Toyota

除去商用车,丰田 Mirai 算是目前业内氢能源乘用车的领头羊,Mirai 目前已经出到第二代车型,基于丰田的 TNGA 架构生产,以雷克萨斯的标准选择材料和组装。

第二代 MIRAI 在 2020 年上市销售,到目前为止,MIRAI 的销量已超过 20000 辆,累计行驶距离超过 5.33 亿公里。新一代 Mirai 的 WLTC 续航里程达到 850 公里,比上一代增加 30%,售价 4.95 万美元起。

来源:Toyota

据悉,丰田第二代 Mira 还将在今年年底,以进口车的方式,进入广汽丰田的销售矩阵。首批将限量引进 50 台“尝鲜”,官方售价 74.8 万-75.4 万元。

此外,现代旗下的氢能源汽车 NEXO 的实力也非常强劲。NEXO 诞生于 2018 年,在海外市场 NEXO 的表现比起 Mirai 丝毫不输。2019 年 NEXO 在全球卖出了近 5000 辆,截至今年 6 月,NEXO 的全球累计销量已达 2.7 万辆。

来源:HYUNDAI

NEXO 可以说是全球最畅销的氢燃料电池车,且在 EPA 续航测试标准下,NEXO 取得了 569.7–611.6km 的优秀成绩,这个数据不仅超越了第一代 Mirai 的 502km(EPA),也超越了本田的氢燃料电池汽车 Clarity Fuel Cell 的 589km 的 EPA 成绩。

目前 Nexo 中国版,已经正式获得北京新能源汽车的牌照,可以合法上路行驶,中国版 NEXO 的标准下的续航为 550km,比海外版的 800KM 续航低了不少。

来源:HYUNDAI

续航减少的主要原因在于中国乘用车的储氢罐压力限定在 350Bar,而国际版的储氢罐最高支持 700Bar 的压力。不过,加氢只需要 5 分钟

可以看出,不论是现代还是丰田的氢燃料电池车,他们的续航都没有超过 1000km,而大众和 Kraftwerk Tubes 公司合作的新的氢燃料电池堆,可以提供长达 2000 公里的续航。

2000km 是什么概念呢?要知道现在的新能源汽车,哪怕是使用增程技术的新车,最大续航也就是 1000km 多。

如果一切顺利,大众和 Kraftwerk Tubes 公司合作的专利氢燃料电池,可以在 2026 年或者更早之前量产。到那个时候,纯电动车还会是香饽饽吗?

本文来自微信公众号:超电实验室 (ID:SuperEV-Lab),作者:楚门,编辑:在洲

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关键词:大众氢能源车

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