電池電動汽車與燃料電池汽車的差異以及並存的可能性

不過,目前在全世界範圍內,利用電池充電的電力行駛的電池電動汽車(BEV,也作「EV」)的銷量急劇上升。2022年,純電動車在新車銷量中所占的比例,日本僅為1.7%(0.6%),而歐洲為12.1%(9.1%),北美為5.9%(3.2%),中國為20%(11%),其存在感逐年增強(括弧內為2021年的比例)。

純電動車也被寄予厚望為實現碳中和社會做出貢獻,但經常有人指出充電設施等基建不足阻礙了其普及。那麼,在純電動車基礎上再普及燃料電池汽車,真的有意義嗎?

燃料電池汽車的最大優點是,補充能量所需時間僅為3-5分鐘,與燃油車相當,比電動車快多了。而且,由於氫能的能量密度比電動車的鋰電池高,相對更容易實現更大的續航里程。

此外,與大量使用鋰、鈷等地下資源的電動車相比,燃料電池汽車相應原料的使用量只需50分之1左右,從永續發展的觀點來看非常優秀。

但是,與電動汽車相比,燃料電池汽車的缺點是能源效率比較低。

瑞典隆德大學的Max Ahman博士在2001年發表的論文中指出,電動車的能源轉換效率為61%左右,而燃料電池汽車只有34%,普通燃油車更是只有14%。此外,燃料電池汽車中用來儲存氫氣的高壓氣罐通常體積較大,難以適用於小型車,這一點也是缺點。

綜合這些優缺點,一般認為燃料電池汽車比較適合跑遠距離路程較多的大型車輛,而電動車則比較適合作為以城市為主要使用場景的小型市內交通工具。也就是說,燃料電池汽車和電動車不是優劣競爭關係,而是互補關係。

電動車和燃料電池汽車並存的好處,也存在於基建方面。

BMW將於2022年12月起小規模生產「iX5 Hydrogen」 (BMW提供)
BMW將於2022年12月起小規模生產「iX5 Hydrogen」 (BMW提供)

前不久,BMW在比利時推出了新款燃料電池汽車「iX5 Hydrogen」的國際試駕活動。其提出,如果零排放汽車只依靠電動車來實現,在基建上所需的投資可能要更大。

這項統計是以德國為對象實施的,且是以電動車數量超過2000萬輛,燃料電池也普及了數百萬台為前提估算的。如果集中依賴於電動車,就需要加強建設輸電網絡,需要巨額的基建投資。在這一點上,日本的基本條件也是差不多的。

另外,BMW還指出,電動車充電站在輸電線路網路完善的城市裡比較容易建設,但在城市間隔較大的地方,建設加氫站則成本上更有優勢。

進一步來說,目前很難在集體住宅社區建設充電設施,這是阻礙電動車普及的劣勢。而燃料電池汽車補給所需時間較短,與目前燃油車在加油站加油感覺相近。從這個觀點來看,燃料電池汽車也能夠成為城市用戶便利使用的零排放汽車。

此外,豐田汽車公司還試造出了用氫氣作為內燃發動機燃料的氫氣發動機汽車,並參加了日本超級耐力系列賽。燃料電池汽車和氫氣發動機汽車雖然同樣使用氫氣作為能源,但原理卻完全不同。

BMW和馬自達曾經也投入過氫氣發動機汽車的研究開發,但目前公開進行類似研發的只有豐田公司。與之相對地,豐田、本田、通用、現代等汽車廠商正積極推進燃料電池汽車的相關研發工作,手握吉普、寶獅等14個汽車品牌的世界第四大汽車聯合企業斯泰蘭蒂斯集團,也收購了法國氫燃料電池製造商SYMBIO公司的股份,對燃料電池汽車的研發表現出積極姿態。

「Corolla H2概念車」從2021年起參加超級耐久系列賽,每年都有進步,圈速也在提高 (豐田汽車公司提供)
「Corolla H2概念車」從2021年起參加超級耐久系列賽,每年都有進步,圈速也在提高 (豐田汽車公司提供)