马斯克强怼的氢燃料电池,能与锂电池一决高下吗?

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与燃油发动机并驾齐驱,繁荣电动车产业如何落马?

一.

汽车发动机的历史渊源,可以追溯到十八世界中期第一次工业革命时代背景下诞生的蒸汽机。正如书本中带有蒸汽机的火车头插画显示,那时的蒸汽就是机车的动力源。

瓦特改进蒸汽机成为了关键节点,人们称它为全面进入蒸汽时代的标志。

不得不承认,在让蒸汽机变小、动力变强的过程中,瓦特的设计起到了关键作用。他改进的蒸汽机成功的将冷凝与气缸做了分离,让动力源可以摆脱笨重蒸汽罐的限制,为其应用到更小更轻便的民用车埋下了伏笔。后来著名的风冷发动机就得益与此。

因为瓦特的改进,现代发动机的前身初露,但是在此之后,在气缸的数量、点火装置的发明和合适燃料的选择上,工程师们花费了数百年。期间仅在燃料的选择上,发明家们就试遍了火药、煤气、氢气等各种燃料,经历起起伏伏,最终才落在汽油技术上。

19世纪接近尾声,卡尔·本茨向世界宣告研制出第一辆燃油汽车,引起了不小的轰动,彼时,燃油汽车终长成。但没人意识到,量产后出现的产能不足、故障多、维修困难且行驶里程短等诸多问题才成为真正的阻碍,燃油汽车的发展因此受压制,人们甚至一度嘲笑它连马车都取代不了。

同一时期,确切来说要早上几年,法国工程师古斯塔夫·特鲁夫向世界展示了第一辆预量产电动三轮车,动力源采用的是铅酸电池。

相比之下,电动车启动优雅,安静无味,它一出场就比燃油汽车“高贵”,备受当时贵族们的喜爱,而燃油车更像是一头会吐黑烟的“怪物”存在。

当时,电动车的定位是高端市场,技术过于新颖,多数企业选择观望,少数企业转而拥抱这一新兴市场。由此,电动车产业被催生。

二.

1899年4月,Camille Jenatzy驾驶了一辆外形如火箭般的Jamais Contente登场,并以106公里/小时刷新了当时汽车的最高时速,引众人侧目。

如众人所料,这一惊人之举把电动车产业推向了新的高度。尽管因为设计缺陷,Jamais Contente最终无疾而终。但即便今天,透过它看这短短十余年的电动车发展史,依然惊叹它发展的迅猛之势。

七个月后,奔驰创始人之一、汽车鼻祖戈特利布·戴姆勒去世,如火上浇油,本就根基不稳的燃油汽车产业岌岌可危。

同年,年仅二十五岁的波尔舍正式推出了第一辆真正意义上的纯电动车,即参加过当年Semmering比赛的山地赛车Lohner Porsche。他为这台车两只前轮各安装一个轮毂电机直接驱动车轮,并搭配了一套电机与车辆间的低摩擦直传系统,让电池组为电机供电。

第一次将电动轮轴与前轮驱动结合,波尔舍的这一设计让每个前轮电机功率达到1.9-2.6kW(2.58Ps-3.5Ps),输出瞬时动力最大可达5.2kW(7Ps)。这让动力传输效率大大优于当时的燃油内燃机汽车,惊艳四座。

自此,电动车产业开始进入爆发式增长状态。

三.

好的汽车设计师对技术有着独特的审美,也正是具备天才独有的“嗅觉”,波尔舍看见了汽油这一燃料的魅力。

喜欢改装车的汽车爱好者都知道,想要车速和整车稳定性有显著的提升,“轻量化”处理常常是车友们的首选。但在电动汽车身上,这一问题很难得到有效缓解。当时,保时捷车上74节80V的铅酸电池重量就高达1.8吨,让续航里程和车速的提升受阻。

自然而然,波尔舍想要借助改善设计来削减电池的数量。

1901年,Lohner Porsche Mixte混动版本推出。波尔舍为这台车加入了一台5.5L的四缸发动机,然后利用传统轴为发电机供能。借助这一设计,波尔舍成功把这一四驱电动车重量控制在了1.2吨以内,极大程度上减少了对电池组的依赖。

凭借Mixte版本,Lohner Porsche也连续刷新了多项奥地利赛车速度记录,并在全国拉力赛中连续夺得两届冠军,波尔舍也因此获得了奥地利最高汽车工程师奖项。

之后,Lohner Porsche不断被市场验证,收获认可,其性能以及续航表现也在持续提升。与当时内燃机汽车相比,以电力为主要传输的动力技术在续航、性能、平顺性等方面都更具优势,这也让很多欧洲地区皇室在选择专用车时彻底淘汰掉了马车。

这一混合动力设计成功压制了内燃机技术长达30年。1911年,纽约时报将电动汽车列为“理想化车型”,因为它更干净,更安静,同时也比汽油引擎车辆更经济。

数据显示,至1915年,美国的电动汽车年产量5000辆,保有量达到5万辆。20世纪20年代初,蒸汽汽车占40%,电动汽车占38%,燃油汽车只占22%。

短短三十年,凭借技术的优越性,电动汽车市场占有率大幅超越燃油汽车,进入了第一个黄金时代。

四.

发展到后来,除德国汽车厂商,美国的Anthony Electric、Baker、Columbia、Anderson、Fritchle、Studebaker、Riker都相继生产推出过很多电动车型。用户甚至可以购买不带电池的车,然后从电力公司购买可更换的电池,后续只需缴纳电费和月服务费,就可以保证自己的车辆得到完善的定时维护以及充足的电力,这项服务从1910到1924年间变得非常流行。

由此看来,电动车产业上下游都发展到一种相对稳定而繁荣的状态。但此时,大洋彼岸正在发生微妙的变化。

随着美国经济的急速发展,公路网络逐渐完善;同时德克萨斯、俄克拉荷马和加利福尼亚等大油田也被陆续发现,汽油价格降低,燃油汽车产业获得了持续增长的动力支撑。

在这一时代背景下,燃油汽车获得的最大益处就是成本被大幅降低。最终,在消音器、电力启动系统、四冲程发动机技术陆续完善的状态下,至二十世纪三十年代,内燃机汽车以1/5的价格优势彻底“消灭”了电动车。

随后,第二次世界大战又在某种程度上促使燃油汽车进一步发展。而后几十年,电动汽车技术一直都存在各大工厂的实验室里,再未出现。

直到1973年,因中东战争,第一次石油危机爆发。各国政府再次大资金投入和推动新能源汽车(主要为电动汽车)的发展,为此,美国还召开了第一次国际电动汽车会议,并展出了一百多辆电动汽车。整个产业开始复苏。

在政策利好的大环境下,日本、巴西、美国、西班牙、德国等国家纷纷做了混合动力、 酒精、液态氢、锌氯、太阳能等新型电池的研发和尝试,但最终纷纷伴随危机解除,以“失败”告终。

里程数无法提高、车身重量过重、成本高等一系列“亘古”的问题始终存在,这一场因政治带动起来的新能源汽车产业第二次辉煌也终暗淡。

最后

新能源汽车发展起起伏伏,最终敌不过成熟的技术、高效的能耗比和商用量产等一系列自然而然的选择。

目前,国际上普遍认为,在新能源领域,电动车是短期内的理想车型,而最终一定会走向氢燃料电池汽车。然一如燃油发动机技术对当时汽车行业的颠覆,技术本身的最终完善才将决定未来市场的走向。

如此看来,若真如丰田所料,特斯拉更注重当下,丰田则更看重未来。而透过历史发展反观当下,未来很长一段时间内,汽车市场将会百花齐放,各类动力源并存,直到恰好成熟而适用的技术出现。

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