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氢燃料汽车渐入“快车道”,距离百万目标实现

时间:2020-02-09 22:48来源:作者:频道管理员

  

随着环保压力加大,氢能作为一种清洁、高效、安全的二次能源被寄予厚望。尤其近两年,无论是国家还是地方政府,在相关规划和政策中“氢能”被频频提及,而车企及相关供应链企业亦加快在此方面的投入力度,且在核心技术上取得了一定突破。

根据我国2016年发布的“节能与新能源汽车技术路线图”,2030年,中国燃料电池汽车的规模要达到100万辆。从目前整个行业的发展状态看,这一目标的实现或许不难,但也没有那么简单,尤其是商业化推进过程中,依然面临着诸多现实问题,如运输与存储安全、加氢站配套建设、车辆拥有成本等。

氢燃料汽车发展渐进“快车道”

随着环保压力加大以及市场竞争加剧,除了电气化外,现今越来越多企业开始将氢燃料汽车作为开发重点。

当中,丰田作为氢燃料汽车领域的较早涉入者和有力推动者,其Mirai氢燃料电池车已经推向市场5年,全球销量超过了10000辆。近日,该司宣布将在日本富士山附近打造一座以氢燃料为核心动力的未来社区,名为“Woven City”。

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与丰田一样,戴姆勒早在1990年代就开始研究氢燃料电池车,相关产品包括梅赛德斯-奔驰公交车、扶桑卡车和F-Cell SUV。不过,该司相关负责人表示,未来的重点将会从乘用车转移到重型卡车和公共交通上,2020年下半年将开始增加氢燃料卡车的产能。

此外,现代汽车近年在氢燃料汽车方面亦取得较快进展,并将其作为各大展会的主题进行呈现。数据显示,2019年1-10月,现代共出售氢燃料电池车3207辆,同比增长576%。另宝马、雷诺等国际车企亦在加大相关进程。

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而在中国市场,以省、市、区域为单位的各级政府相继出台了氢燃料电池汽车长远规划,而各大车企在氢能源汽车方面亦展开了积极布局。据了解,长城汽车已经开发了燃料电池和氢储存系统方面的所有核心技术,并准备投入生产设施。而吉利亦于2019年5月发布了首款氢燃料电池公交客车F12,该车采用国际顶尖氢燃料电堆技术,通过实际运营测试,加满氢气可以满足一天运营需求。在多方努力下,中汽协最新数据显示,2019年,我国燃料电池汽车产销分别完成2833辆和2737辆,同比分别增长85.5%和79.2%。

突破:技术攻关正当时

伴随着国内氢燃料电池汽车的快速发展和推进,相关技术研发亦有了新突破。

据了解,在氢燃料电池领域深耕多年的亿华通,于去年12月初发布了全新一代氢燃料电池发动机YHTG60SS,新品功率密度超过500W/kg,并且实现了核心零部件的100%国产化,这为后续市场的进一步扩大打下了坚实基础。

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图:亿华通YHTG60SS氢燃料电池发动机

除此之外,氢燃料电池中的一项关键技术——全氟质子膜,也在东岳集团的努力下取得了突破性的进展,不仅实现了技术攻关,同时通过了各项试验。据了解,目前东岳集团已经在建设对应的大规模生产线,有望2025年以前满足国内燃料电池汽车对于全氟质子膜需求的供应。

然而不能回避的是,虽在技术上取得较大突破,氢燃料电池汽车在商业化过程中依然存在较多局限性,要实现过百万的目标,还有系列挑战需要克服。

挑战:如何更安全?如何更经济?

众所周知,氢燃料电池汽车的推广,涉及的不仅仅是一款车,而是一套完善成熟的系统支撑。而这套系统中的每一个环节,对于行业及相关企业而言没有现成的经验可借鉴,均是在摸索中前行,且挑战重重。

首先,安全问题无法回避亦至为关键。作为一种热值极高的燃料,氢气如果不能妥善处理其蕴含能量,将很有可能造成难以挽回的事故。因此,在讨论如何将氢燃料电池汽车规模化之前,首先要确保氢能源的运输和存储安全,与此同时,对于氢能源防泄漏以及泄露后的防堆积等要做好相关保障。目前已知的储氢方法有4种,分别为高压气态储氢、低温液态储氢、固态储氢和有机物液体储氢,由于后两种方式储氢密度不高,且容易产生杂质和副反应,因此目前主要使用的方式为前两种。

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图:Pure Hydrogen储氢罐

其次,加氢站配套方面亦是影响氢能源汽车推广的重大障碍。目前,受限于加氢站1000万元/座的建设成本,我国全国范围内投入使用的加氢站只有39座,未投入使用以及在建的加氢站约有100座,主要用于氢燃料电池中大型客车的能源补充。而在氢燃料电池汽车时下主战场之一的美国加州,根据美国能源部的数据,在2018年底该地区就已经有40座对外营业的加氢站,为加州超过7000辆(2019年8月数据)氢燃料电池汽车供能。相比之下,目前中国的氢燃料电池汽车市场主要集中在公共交通和商用车领域,若使氢燃料电池汽车能够像电动车一样“野蛮生长”,如何降低加氢站成本,并大范围建设和开放,将成为一个重要议题。

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图:壳牌加氢站

第三是氢燃料电池汽车的成本问题。目前氢燃料电池汽车的主要成本集中在了燃料电池系统方面,约占整车成本的65%,这直接导致了氢燃料电池汽车的售价居高不下,动辄40万以上的售价,成为了它普及路上的最大障碍之一。

抛开售价不谈,单从加氢成本这一项来看,以0.3元/度电计算,目前加氢站制氢在考虑设备损耗的情况下,综合加氢成本在30元/kg左右,而如果选择外供氢的方式,其综合加氢成本在23.3元/kg-36.7元/kg之间(取决于运输距离、运输方式等因素),虽然相比燃油车有一定优势,但是和纯电动汽车相比仍然差距明显,这也是为什么计划中氢燃料电池汽车实现百万保有量的时间点在2035年的原因之一,只有当用成本足够低,氢燃料电池汽车才具备绝对的竞争力。

当然,关于氢能源的想象空间,还远远不止这些。以氢能形式储存可再生能源,进一步丰富氢能源产业链、逐步降低化石能源的参与比重,同时优化氢气的存储和运输,将制氢从加氢站中脱离出来,从而降低加氢站的建设成本,方便加氢站的大规模建设才是我们理想中无碳社会最终的样子,就像上文所说,这是一整个全新的系统,在实现我们最终愿景的路上,必然伴随着很多困难,但是只有迈出第一步,才能迎接蓝天。

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