“捆綁”特斯拉？豐田Mirai發(fā)現(xiàn)加氫新路徑

近日，豐田在氫燃料電池電動汽車（FCEV）領(lǐng)域取得一項(xiàng)突破性進(jìn)展，其旗下的Mirai車型獲得了基于北美充電標(biāo)準(zhǔn)（NACS）的加氫能力，這一創(chuàng)新舉措為解決氫燃料電池汽車加氫基礎(chǔ)設(shè)施不足的難題帶來了新的希望。

長期以來，豐田MiraiFCEV因加氫基礎(chǔ)設(shè)施匱乏，市場表現(xiàn)不佳。數(shù)據(jù)顯示，2025年1月僅售出17輛。與之形成鮮明對比的是，特斯拉的NACS標(biāo)準(zhǔn)自2022年向其他制造商開放后，憑借其更緊湊的設(shè)計(jì)、強(qiáng)大的大電流充電能力，以及廣泛且不斷擴(kuò)張的超級充電站網(wǎng)絡(luò)，受到了行業(yè)的廣泛關(guān)注。截至目前，特斯拉在美國已擁有超過19,800個充電站和73,000多個獨(dú)立充電點(diǎn)，僅加利福尼亞州就有超過12,800個，其中超1,000個站點(diǎn)配備了超級充電樁，共計(jì)約17,000個超級充電樁。而美國2024年開放零售的加氫站僅有54個，另有20多個處于規(guī)劃或建設(shè)階段。

豐田暹羅有限公司基于NACS的MiraiFCEV充電演示站點(diǎn)，配有水箱，安裝在泰國伊森省Sakon Nakhon機(jī)場。

面對這一困境，豐田暹羅有限公司（TSL）積極探索，與特斯拉達(dá)成合作，借助特斯拉的超級充電站為Mirai加氫。在泰國那空沙旺機(jī)場，TSL新建了具備NACS充電能力的站點(diǎn)，并安裝了用于制取氫氣的設(shè)備，包括一個看似用于應(yīng)對鋰電池起火的水箱，實(shí)際上它為氫氣制取提供了關(guān)鍵的水源。

為實(shí)現(xiàn)高效加氫，TSL的研究團(tuán)隊(duì)從Etsy購買了HHO氫發(fā)生器（本質(zhì)為電解器）的制作方案，并進(jìn)行了創(chuàng)新性改造。他們采用超輕且經(jīng)過CVD鈍化處理的鋰板替代傳統(tǒng)的不銹鋼板，這背后有著深刻的技術(shù)考量。

三個 HHO 氫氣發(fā)生器，根據(jù)從 Etsy購買的圖紙建造，但使用超輕、CVD 鈍化、鋰板代替不銹鋼，以減輕重量。

鋰的原子量較小，相比不銹鋼，其在單位質(zhì)量下能夠提供更多的活性位點(diǎn)用于水電解反應(yīng)。同時(shí)，CVD鈍化處理在鋰板表面形成了一層致密且穩(wěn)定的保護(hù)膜，這層膜不僅有效防止了鋰在潮濕環(huán)境下的快速氧化，延長了鋰板的使用壽命，還能降低水電解過程中的副反應(yīng)發(fā)生概率，從而提升電解效率。通過精心設(shè)計(jì)，研究人員構(gòu)建了由多個電解槽組成的水解器組件。每個電解槽在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力（STP）下，每1.8分鐘能夠產(chǎn)生1升氫氣，輸入的電功率為13伏、10安培。

Mirai的燃料箱可儲存5千克（在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下為55,000升）氫氣，因此在一小時(shí)的加氫過程中，需要1600個電解槽單元才能提供足夠的氫氣。研究團(tuán)隊(duì)將這些電解槽單元以40串40并的連接方式組合成一個“箱式”陣列，該組件“箱”的尺寸約為225×160×40厘米（約88.5×63×15.7480135英寸）。這一連接方式能夠?qū)崿F(xiàn)組件的高效運(yùn)行，當(dāng)需要為Mirai加氫時(shí)，該組件需要超級充電站提供520伏、400安培（208千瓦）的電力，才能在一小時(shí)內(nèi)將空的燃料箱加滿。若按照純電動汽車常見的20%-80%充電標(biāo)準(zhǔn)，僅需36分鐘，且功率要求可降至520伏、240安培（125千瓦），以更好地兼容舊的充電設(shè)施。

此外，針對氫氣常壓存儲的問題，團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了恒流模式的兩級壓縮機(jī)。在第一級壓縮過程中，采用較低的壓縮比，將常壓氫氣初步壓縮到一個中間壓力，這個過程能夠有效降低后續(xù)壓縮的難度和能耗。接著，在第二級壓縮時(shí)，將中間壓力的氫氣進(jìn)一步壓縮到滿足Mirai氫燃料箱存儲要求的高壓狀態(tài)。該壓縮機(jī)通過NACS連接器從超級充電站獲取電力驅(qū)動，確保氫氣能夠順利存儲到高壓燃料箱中。

這一創(chuàng)新的加氫系統(tǒng)，不僅解決了Mirai加氫基礎(chǔ)設(shè)施不足的燃眉之急，還為其可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。通過利用特斯拉的超級充電站，Mirai有望擺脫對傳統(tǒng)甲烷制氫的依賴，更多地使用太陽能和風(fēng)能等可再生能源產(chǎn)生的氫氣，實(shí)現(xiàn)真正的綠色出行。

目前，豐田Mirai基于NACS標(biāo)準(zhǔn)的加氫能力尚處于試驗(yàn)和探索階段，但這無疑為氫燃料電池汽車行業(yè)指明了新的發(fā)展方向。未來，隨著技術(shù)的不斷成熟和推廣，有望為更多消費(fèi)者帶來便捷、環(huán)保的出行體驗(yàn)，推動整個行業(yè)的快速發(fā)展。

補(bǔ)充說明：

1. 2025年4月7日，特斯拉公司副總裁陶琳表示，特斯拉正在持續(xù)擴(kuò)大其充電網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。截至目前，特斯拉已在中國建成超過2000座超級充電站，實(shí)現(xiàn)了對中國內(nèi)地所有省份和直轄市的全面覆蓋。

2. 中國市場上擁有氫能源汽車的品牌有奇瑞汽車：瑞麒X-hybrid和瑞麒M1 FCV等多款氫燃料電池車型；上汽集團(tuán)榮威和名爵兩大品牌，例如榮威950 FCV和名爵MG6 H；廣汽集團(tuán)廣汽本田和廣汽豐田，包括廣汽本田Clarity和廣汽豐田Mirai等；長安汽車與英國戴維科技攜手，研發(fā)的 “深藍(lán)”的氫燃料電池汽車；北汽集團(tuán)：北京汽車推出了E200和EX3等氫燃料電池車型。

除此之外，還有其他一些中國本土品牌，如蔚來汽車和小鵬汽車，也在氫燃料電池汽車的研發(fā)和生產(chǎn)上表現(xiàn)出積極的態(tài)勢。