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纯电动汽车真的能取代燃油汽车吗?

2018-11-09 20:07 来源: 国际科技消息观察

近来,关于纯电动汽车是汽车未来发展方向,在不久的将来会全面普及并替代燃油汽车的鼓噪以及充电化学电池技术“重大突破”的新闻不绝于耳,但事实果真如此吗?

纯电动汽车真的能取代燃油汽车吗?

其实纯电动汽车比内燃机汽车的历史更长,完全不是什么新事物或高新技术,更不是什么新能源。表面上看纯电动汽车有许多内燃机汽车无法比拟的优势,例如:电动机固有的扭矩特性使其不需要复杂的机械变速器、无需复杂的机械四驱系统就能方便地实现响应迅速的四驱功能,行驶噪音低、没有尾气排放等等,尤其是现代电力拖动控制技术和功率半导体变流技术的成熟使电力驱动日益广泛地应用于各种工业领域和轨道交通领域,按理说电动汽车早就应该全面取代内燃机汽车了。然而,事实却恰恰相反,纯电动汽车在汽车发展史上数次被内燃机汽车淘汰,最终沦为车间叉车和公园观光车。原因何在?

那就是因为纯电动汽车目前采用的动力源——化学充电电瓶在基础技术原理和基础技术路线上具有以下无法克服的缺陷:

1、能量密度过低

化学充电电瓶的电化学反应从化学原理来说本质上仍然是氧化还原反应,只要是氧化还原反应就同时需要氧化剂和还原剂。燃油汽车的油箱只需要携带还原剂——燃油,而不需要携带氧化剂,因为氧化剂来自空气中的氧气。但化学充电电瓶却不能利用空气中的氧气,因此电瓶中既需要携带还原剂又需要携带氧化剂,仅此一最基础的技术原理就决定了化学充电电瓶的能量密度永远不可能达到燃油的能量密度。其次燃烧氧化还原反应远比电化学氧化还原反应直接和剧烈,化学反应过程的基础技术原理也决定了即使只比较化学充电电瓶中还原剂的能量密度,也无法达到燃油的水平。因此化学充电电瓶能量密度远远低于燃油是由其最基础的技术原理决定的,是绝不可能通过改进材料和工艺解决的,只有科盲才会相信什么石墨稀、纳米点等忽悠型“高科技”可以大幅提高其能量密度。

2、充电时间过长

现代燃油汽车加油几分钟就可行驶七、八百公里是很平常很轻松的事,有的燃油汽车加油几分钟甚至能行驶上千公里。而电动汽车百公里电耗大约在16至23度之间,如以百公里电耗19度计算,要达到燃油汽车的较低水准——充电5分钟行驶里程七百公里,充电功率就将高达近1.6MW,不但电瓶电化学反应过程绝对不可能达到如此之高的能量强度,而且在流动的电动汽车上实现电功率如此之高的活动电气连接也是非常困难的。因此化学充电电瓶的能量补充时间远远长于补充燃油也是由其最基础的技术原理决定的,也是不可能通过改进材料和工艺解决的。

3、循环及低温衰减明显

电化学反应过程的基本化学原理决定了其每次循环还原剂不可能被完全彻底地还原,同时电化学反应过程受温度影响明显,低温会显著降低其活性。因此电瓶一两年后衰减严重、冬季储能大幅下降也同样是由其最基础的技术原理决定的,改进材料和工艺或许可以稍许改善,但决不可能从根本上解决。

4、成本高寿命低

化学充电电瓶的基础材料、生产制造和回收工艺决定了其成本较高,而其循环衰减特性又决定了其寿命很低。

而且上述这些缺陷还相互交织、相互加重不利影响。例如:能量密度过低导致续航过短,使充电时间过长的问题更突出,而充电时间过长又反过来使续航过短的问题更加突出;能量密度本来就低,而循环及低温衰减严重又使能量密度过低的问题更加严重;本来制造成本就高,而衰减严重寿命又短,使制造成本高的问题更严重。

这里不妨再例举几个真正改变人类生活的伟大发明,看看它们与化学充电电瓶的巨大差别:

1、 蒸汽机车

19世纪初期,蒸汽机车发明时,每小时只能跑8km,许多人不相信蒸汽机车会比马车跑得快,然而到了20世纪初期,仅仅经历一百多年,蒸汽机车的最高时速就达到了120km,牵引力更是达到了发明时的上千倍。

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