2024年04月29日 星期一

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今年2月欧洲议会投票通过了2035年“禁燃令”,甚至混动也在“禁燃”范围内,一时间几乎所有人都认为内燃机的大限已定,似乎连一丝苟延残喘的机会都没有,而3月本该是走流程的投票环节,德国、意大利却提出为合成燃料提供豁免,否则将不支持该禁令,促使欧盟为2035年后合成燃料汽车的销售开了绿灯。

合成燃料又称e-fuel,被称为电子燃料,本质上这种燃料更像是氢气的化学储能载体。原因在于其必须使用氢气与其他碳氧化物气体作为原料,再通过利用Fischer-Tropsch反应合成液态烃或碳氢化合物,随后还要经过精炼才能在车辆中使用,通过燃烧将能量转化为汽车动能。

而氢气作为一种能量密度高的可燃气体,本就可以直接应用于内燃机中,但极低沸点导致储氢成为了更加棘手的问题,气态下需要通过高压储氢罐提高储氢密度保证续航里程,存在一定的安全隐患;液氢温度低易挥发的特点令储存成本高昂,且能量转化低效;而吸附储氢等固态储存方式目前还存在储氢性能差或成本高昂的问题。

e-fuel可在一定程度上视为有机液体储氢,但不同之处在于无需进行脱氢反应,而是直接进行燃烧,同时配合可再生能源进行电解水制氢,以及对排放的二氧化碳进行捕集,便可达到零碳效果。

同时,这种燃料也存在弊端,从上文来看电解水到汽车动能之间的能量转化链过长,相较于电池车以及氢燃料电池车存在电能浪费问题,甚至与燃油车相比都有着更低能量转化率,这也是部分环保团体反对合成燃料的原因所在。

此外,可再生能源受地理因素导致的分配不均问题,以及碳捕集技术目前的部署缓慢,都是对e-fuel的考验,但反之也能对以上两点起到刺激作用。

而在外界看来,e-fuel目前最大的难点在于成本过高,这种成本来自于制氢、碳捕集以及合成催化装置,尽管随着未来产业规模化的成本平摊,e-fuel的每升价格将会大幅降低,但仍可能略高于目前油价,而未来电池车随着800V电气架构的普及,带来的补能效率与成本之间的平衡,则会进一步降低e-fuel的竞争力。

从另一角度来看,e-fuel发力时间较晚,以上瓶颈可能在未来有所突破,同时目前e-fuel的主攻方向为二氧化碳加氢制甲醇,主要原因在于甲醇在生产过程中有着较低能耗,并且对储存与运输的要求不高。

更重要的是,甲醇燃料的含氧量较高,因此使用过程中拥有更大空燃比,更易做到充分燃烧,可有效减少尾气中有害物质的产生,理论上燃烧后的产物仅为二氧化碳和水,更高的辛烷值也令其拥有更高的热效率,更为节能环保,这也是其以掺烧的方式大量应用于燃油车之上的原因。

此外,以产品角度来讲,在属于奢侈品行列的高性能跑车领域,内燃机相较于电池车仍然在整体性能上拥有明显优势,后者的劣势基本来源于电池包对车重的拖累,需要跨时代的技术突破才能有所扭转,这也为e-fuel及内燃机留下了有着主导性的市场空间。

写在最后:

毫无疑问,电动机是汽车前进的方向,只因其功率体积比过于令人着迷,但当下补能效率较低的问题仍旧是掣肘其发展的重要原因,同时沉重的电池包也在拖累电动车应有的可能性,化学电池受环境因素影响严重的问题,也意味着现阶段的电池车还有着较大进步空间,同时氢气在电动领域作为能量传输介质,是风口还是噱头,还要看材料学如何发展。

而内燃机在补齐目前化学电池的种种短板之前,仍将承担起驱动轮上世界的主要工作,甚至在后期可能成为豪华车的象征。

(封面及文中图片来源于网络 侵删)

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