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时间:9月12日12:009月17日12:00
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#氢燃料电池相比传统锂电池有哪些优劣势#
早在十几年前,我还在读书的时候,凭借零污染、可再生、加氢快、续航足等优势,氢燃料电池技术在理论上完爆石油与锂电池,被誉为车用能源的“终极形式”。

美中不足的是,氢燃料电池技术的产业化进度一直很慢,迟迟无法落地,经常被放在2050年这个尺度的“远景”上去讨论。于是我们戏谑:氢燃料电池是未来的完美技术,但它永远只存在于未来!

在过去十年中,由于锂电池技术及产业化的突飞猛进,氢燃料电池技术被过度轻视。而最近一两年,氢燃料电池又重新引起了注意,原因之一就是纯电动车遇到了两个硬核问题:

[威武]续航卡在下一代锂电池技术突破:随着电动车行业的迅速崛起,消费者的选择越来越多,相应的,对续航也会在满足日常使用情况的要求下逐渐提高。假设若一辆纯电车工况续航能达到800公里,这也许需要依赖于下一代锂电池技术的突破。

[威武]能量密度卡在物理化学的极限:锂电池能量密度太低,若以多堆电池的方法增加续航,就会造成过多能量浪费在运输电池本身的尴尬情况,既不经济,也不合理。

在过去十年中,锂电池的能量密度已经提高了2.5倍,就不能再给力一点,再提高2倍吗? 答案是很困难,因为这种涉及物理化学原理的东西,不可能遵循摩尔定律,再提升就触碰到了安全极限,性能与安全不可兼得了。要想解决这个问题,得在锂固态电池的技术路线上努力了。
东方不亮西方亮。消费者在对于纯电动续航里程和充电时间上的期待,不正是氢燃料电池的拿手好戏吗?很多方面,氢燃料汽车避免了纯电车的短板,反而与传统燃油车的特性很像,例如:

[微风]氢气的能量密度比燃油大,比锂电池高上百倍。我们都知道,燃油与氢气释放能量都是一个氧化过程,要么是原子量为12的碳被氧化、要么是原子量为1的氢被氧化。汽油柴油都是碳氢化合物,而氢气只含氢,所以能量密度甚至更高。当然,考虑到比油箱复杂得多的储氢系统,情况会不一样。

[微风]加氢与加油都只需要三五分钟。如此一来,车主就不必到处找充电桩,免去充电等待的时间了。当然,加氢站不像加油站到处都是,基础设施建设是个问题。

如此说来,在续航与充能方面,氢燃料电池车与传统燃油车,真的很像啊!只不过一个是烧油,一个是烧氢。既然这么像,咱们为啥不直接用传统燃油车,还要开发氢燃料电池车呢?答案就是,相对于传统燃油车,氢燃料电池车同时具有节能减排的新能源车属性:

[微风]减排:氢燃料电池的反应方程式非常简单:氢气+氧气→水。不仅没有氮氧化物这种有毒气体,就连二氧化碳都没有啊!当然,这一点与电动车碳排放的争议相似,从全生命周期的角度来看,制氢是免不了有碳排放的。目前的主流观点是:即便是考虑70%的火电,纯电动车的碳排放还是优于燃油车,氢燃料电池车则与纯电动相当或更好。

[微风]可再生能源:相对地柴油汽油,氢能源最大的优势就是可再生。除了工业副产品制氢之外,还能通过煤制氢、利用谷电电解水制氢等,全生命周期的能源效率要优于汽油柴油。退一万步讲,能源效率还不如汽油柴油,但氢能源作为可再生能源,对石油对外依赖很强的中国、日本来说,依然是很有吸引力的选项。

和电动车相比,氢燃料电池车续航足、加氢快;和传统燃油车比,氢燃料电池车又具有节能减排的属性。虽然和两边比都有优势,但普遍认为燃料电池的产业化进程,要比纯电动慢5-10年,原因就在于有几个待解决的关键问题:

[微风]车载储氢技术:要论同样的重量,氢气的能量密度不低。然而,汽油柴油在自然条件下就是液体,而氢气要压缩成液体,还要保证安全,就需要一个挺大的储氢系统了。目前70兆怕的储氢系统,能量密度才每升800Wh。
[微风]燃料电池技术:主要是膜电极与空压机技术。一个是寿命问题,国内还只能做到几千小时耐久,日本丰田已经可以做到上万甚至几万小时;另外一个就是供应链问题,很多部件还依赖进口,成本大大上升。
[微风]加氢站基础设施建设:纯电动车目前面临充电不便的基础设施问题,氢燃料电池车也逃不过,甚至更严峻。纯电动车虽然充电慢,但除了超级快充站,在家里、单位里也能慢慢充,勉强可以用。若出行特性比较规律,甚至还挺方便,毕竟在家充电也省得跑加油站了,用车成本也更低。
氢燃料电池车没办法在家里加氢,只能依赖于加氢站;而加氢站成本很高,若用户规模不起来,那就得持续亏本运营,这种鸡生蛋、蛋生鸡的问题就非常难解决。所以普遍认为氢燃料电池车应该先应用在商用车上,因为商用车的路线比较规律,对加氢站数量的需求就比较小了。

除此之外,当前的工业副产品氢的纯度不够,在进一步提纯之前,无法直接用于氢燃料电池系统。
#新能源汽车##微博新知博主#

#阿富汗# #历史那些事# 自 2001 年以来,阿富汗成了世界最大毒品生产基地和输出国,全球 90% 的罂粟类毒品(鸦片、海洛因)产自这里,但在上世纪八十年代之前,这个国家占全国总人口九成的农民都在本本分分的种植小麦、棉花和葡萄等传统农作物。

阿富汗的毒品问题,曾经的苏联,如今的美国两国都有责任。1979 年 12 月苏联发动对阿富汗的侵略战争,这场战乱长达十年,导致差不多 130 多万(占总人口十分之一)的阿富汗人死亡,整个国家也由此堕入无间地狱。

在这场长达 10 年的侵略战争期间,阿富汗建立了大大小小几十股反苏武装游击队,他们的英勇顽强,让苏联军队吃尽了苦头,也得到了全世界大多数国家的同情和支持,尤其是美国。

当时正是美苏争霸时期,因此苏联入侵阿富汗后,美国便开始全力支持阿富汗人民反侵略,派中央情报局(即 CIA)训练和指导各路反苏武装游击队战斗,以及提供最新式的武器。

然而,打仗也要吃饭,如何解决这个问题,成了阿富汗反苏武装游击队最头痛的事,战乱期间农民种植小麦之类的传统农作物根本不现实,只能靠国际援助,以及向邻国购买粮食,然而前者杯水车薪,后者则需要大量金钱。

这个时候,CIA 给阿富汗反苏游击队出了一个以毒养战的点子,即种植罂粟,然后制作鸦片出售,换回粮食和武器。为此,CIA 印了好多小册子,专门教人如何零经验种植罂粟,内容非常详细,同时还赠送罂粟种子。

这个点子,并不是 CIA 拍脑袋决定的,而是因为罂粟确实是战乱国家一种理想的养战作物,成本低,推广快,便于转运交易,再加之阿富汗气候条件适合种植,简直是「天作之合」。

为了帮助反苏游击队,CIA 还在靠近阿富汗的巴基斯坦西北边境省,扶持多名线人(即毒枭)先后建起一两百家毒品加工厂,专门用来加工和提纯阿富汗越境过来的罂粟,然后输出世界各地。

很快,阿富汗境内大大小小的反苏武装游击队纷纷开始种植罂粟,到苏联撤走的时候,阿富汗罂粟已经小有规模,尽管总体的种植面积不多,但是遍布境内各个省。

1989 年,深陷阿富汗十年之久的苏联扛不住了,留下一个傀儡政府,匆匆撤军回国,阿富汗人民艰难赢得了这场胜利,然而和平并没有如约而至,因为内战爆发了。

在一片混乱中,罂粟在阿富汗扎下根,很快成为世界上最大的毒源地。原因很简单,军阀同样需要以毒养战,展开争权夺利的厮杀(参考民国时期的鸦片军阀们)。上世纪 90 年代内战时期,阿富汗的罂粟产量翻了一番,占到了全球总产量的 75%。

图4是 1990-2013 年阿富汗种植罂粟的面积,后续年份更是一年比一年高。从 1994 年起,阿富汗鸦片产量首次超过金三角的缅甸,成为世界第一大鸦片类毒品产地。

2001 年之所以下降幅度特别大,是控制了阿富汗90%领土的塔利班,在2000年7月宣布鸦片「完全违背伊斯兰教义」,开启全面禁种的原因。据卫星照片显示,仅半年时间,阿富汗的罂粟种植面积从 82000 多公顷断崖式的降到 8000 公顷(图5)。

之所以还剩余 8000 公顷,并不是塔利班「手下留情」,而是这些罂粟种植地并不在其控制区域内,而是在阿富汗北方联盟领袖有「潘杰希尔的雄狮」之称的马苏德的地盘上。

当然,塔利班禁种罂粟也是有很大私心,一是想得到国际社会的承认;二是国际禁毒组织承诺出经费协助阿富汗禁毒;三是通过禁止罂粟种植同时可以宣扬其宗教主张,在阿富汗境内获得更多的支持。四是通过禁毒哄抬鸦片的价格,在其禁毒期间,鸦片价格基本上涨了 10 倍左右。

然而,不管私心怎么样,阿富汗的罂粟种植确实是大幅度下降,这是得到联合国毒品控制署承认的。眼见以阿富汗为中心的「金新月」就要退出全球最大毒源地的时候,911 事件爆发,随后美国入侵阿富汗,推翻了塔利班组织。

塔利班失势后,阿富汗又一次陷入混乱之中,境内的罂粟种植以匪夷所思的规模复兴扩张,不到一年的时间就恢复到了 2000 年的水平,随后时间的推移,鸦片种植面积更是震荡突破 20 万公顷。

原因是帮助美国打击塔利班的盟友——阿富汗北方联盟军阀,军队打到哪里罂粟就种植到哪里,而美军对这一切视而不见,因为要服从打击基地组织和塔利班的大局。

全面占领阿富汗后,美国并不是没有想过禁毒,也曾想通过对阿富汗一些农村地区通过空中喷洒农药强力铲除罂粟,原因是白宫接到 CIA 的情况,上面显示愈演愈烈的毒品贸易正让塔利班武装死灰复燃。

这个情报说出来也比较讽刺,原本执行严厉禁毒的塔利班被美国推翻后,很长时间一蹶不振,最终却通过毒品经济翻盘,占领了很多种植罂粟的乡村地区,大有卷土重来之势。

美国在阿富汗的禁毒措施还没有实行,就遭到了抵制,时任阿富汗财政部长阿什拉夫·加尼(2014 年当选阿富汗总统)警告到:如果不投入 200 亿美元援助用于发展真正可行的替代性生计,美国的禁毒计划将在阿富汗造成大规模贫困。#微博新知博主#


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