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上周末,去杭州的国际会展中心看了个车展,也顺便参加了“2011 NISSAN人性化创新体验之旅”。
既然是车展,就不仅有香车和美女,还会有一些新的技术与介绍。在日产NISSAN展台,来自日本的吉本小姐为我们做了一个有关NISSAN发展的报告,其中一个有关零排放新能源汽车的技术让我很感兴趣。
首先,我想说一下,我只是研究材料的博士生,并不是研究能源领域的。所以我只是结合我所知道的一些材料方面的知识,以及之前一天听的一个来自日本九州大学的相关学术报告来发表感想。
近年来,NISSAN公司为了切合环保的主题,推出了多款二氧化碳、二氧化硫等有害气体零排放的纯电动汽车,其中既有如“PIVO2”这样的概念车,也有“LEAF聆风”这样已经上市销售的汽车。
杭州车展上,拥有可360°旋转的驾驶室,可90°旋转的车轮和机器人的驾驶指导的零排放概念型电动车“PIVO2”绝对是最令人瞩目的明星。
被称为“叶子”的LEAF聆风,这辆外观时尚的小叶子没有排气管,没有内燃机,只有一套锂离子电池提供的宁静、高效电力系统。它的电池组最大输出功率可以达到90千瓦,电动机的输出功率则有80千瓦,扭矩峰值能够达到280牛·米。在完全充电的情况下,可以实现160公里以上的巡航里程,加速方面的表现甚至优于搭载2.5L发动机的内燃机汽车,而这些,都是在100%零排放的基础上实现的。
聆风的内部构造
它们之所以可以实现零排放,是因为聆风没有排气管,没有内燃机,只有一套锂离子电池提供的宁静、高效电力系统。
其实,对于清洁能源,一般人最容易想到的应该是氢能。对于高中化学还有印象的朋友应该知道,氢能在燃烧放出能量后所释放出的物体只有完全无污染的水,它相对于在使用过程中无污染,但仍会造成废弃电池污染的锂离子电池应该具有更强的环保性,甚至可以说是目前已知的最为环保的能源;而且氢能的动力也不容置疑,使用液化氢作为主体或是辅助燃料的动力系统已经可以将火箭送上太空。正因为如此,人类对于氢能的研究早在几十年前就已经开始了。1965年,外国的科学家们就已设计出能在马路上行驶的氢能汽车,我国的第一台氢能汽车也于1980年研制成功。这个时间甚至要早于互联网和手机发明的时间,但为什么近50年过去了,以氢能为动力的汽车还不见真正投入使用呢?其中很大的原因就是储氢材料的研究瓶颈了。
储氢材料就是能可逆地吸收和释放氢气的材料,它是氢能的载体材料,也就是说,只有通过它,氢能才能并存储使用,而且储氢材料所储存的氢原子,也避免了氢气易于爆炸的弱点,极大地增强了安全性。衡量一个储氢材料的好坏,主要看它的储存容量和吸氢和放氢效率,也就是一个单位体检的材料能够吸收多少氢原子和释放多少氢原子,运用在汽车上,也就相当于有了一个超大的油箱;放氢效率越高动力学性能越好,可以使汽车加速越快,动力更强,吸氢越快是充电时间越短效率越高。而这些材料的储存容量,吸氢和放氢的高效率又必须是在工作条件下实现的,对于汽车运用来说,也就是必须常温常压下实现而可逆。
去年,日本政府在日本九州大学建立了一个大型的储氢材料研究中心,这是日本的6个世界顶级研究中心之一,他们的目标是实现2016年的氢能汽车上路,而储氢材料的效率要达到工作条件下的6%。而目前已知的材料体系中能实现6%以上吸氢和放氢效率的使用条件大多在250℃左右或是高压条件下;当这些在100℃和常压条件下时,他们的效率大多只有3%左右。而且很重要的一点是,储氢材料的储存机理目前还是尚无定论。
所以说,对于这个方面的研究还是任重道远,甚至用日本九州大学的邵怀宇教授的话说,他们都有点迷茫和泄气。但无论怎么说,氢能绝对是清洁能源发展的方向,所以人们也没有放弃,这也是日本政府在美国政府大力削减储氢材料研究经费的条件下还继续加大对氢能研究的投入,并宣传不惜一切代价让氢能汽车在2016年上路的原因。
与氢能源不同,锂离子电池不需要苛刻的制备条件,提供的电能还有着很高的释放效率,而且性能优异的电池具备的储存容量可以在很长时间内不需要重复充电。就我个人的看法,NISSAN公司采取的研究策略和发展方向应该是对的。因为如果这些核心问题的瓶颈无法突破,氢能汽车即使在政府的压力和扶持下上路了,它也距离消费者的购买力和全社会的普及很远很远。而全球环境恶化的速度正在日益加快,对于清洁能源的要求可以说是刻不容缓,所以选择一种较好的过渡性清洁能源绝对是一个不错的权宜之计。
如果能改进一些价格和安全性上的不足,以LEAF聆风为代表的锂离子电池清洁能源汽车应该是一个短期内的发展趋势。这款被称为“叶子”的聆风,电池组最大输出功率可以达到90千瓦,电动机的输出功率则有80千瓦,扭矩峰值能够达到280牛·米。在完全充电的情况下,可以实现160公里以上的巡航里程,加速方面的表现甚至优于搭载2.5L发动机的内燃机汽车,而这些,都是在100%零排放的基础上实现的。由于电动机的特点就是扭矩输出稳定,不存在转速的概念,所以聆风起步阶段的加速十分迅猛。深踩油门踏板,电动机从启动开始就具备全扭矩的特性,油门会做出灵敏的反应。在加速过程中,持续力道供应充沛。
说了那么多,只是想说,未来氢能应该是绝对的发展方向,但如果你想让我们生活的环境更清洁,又不想在公交车上与别人肉搏,或是整日暴走,那么目前而言,以NISSAN的这款LEAF聆风为代表的锂电池汽车绝对是你值得考虑的选择。
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