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氢燃料电池汽车技术成熟得2025年后
编辑:东昌府新闻网 来源 添加日期:2018-05-17 09:07:53

 汽车动力要两条腿走路,锂电已在世界前列,燃料电池这条腿也要强壮起来。

  动力的转型是当下汽车行业变革的重要趋势,锂离子动力电池和燃料电池是其中两条重要的技术路径。目前在中国,大巴上多用磷酸铁锂电池,乘用车上三元锂电池已居主流,而氢燃料电池几乎很少应用。
 
  从技术原理上看,锂离子动力电池可以视为一个需要充放电的能量转化装置,而燃料电池是将燃料的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电设备。当锂电池技术出现时,全球大部分车企都在研究燃料电池,并不看好动力电池的前景。
 
  “中国刚开始也以研究燃料电池为主,后来反复比较国内产业优势和交通体系特点,提出以锂电先行为特征的‘纯电驱动’战略,才最终与日韩处于同一阵营,并且在新能源电动汽车产业化方面走在世界前列。”中国科学院院士、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高告诉记者。
 
  中国在3C锂电池生产方面产业化优势明显。因此,雄厚的产业化基础下,中国锂离子动力电池技术发展迅猛。2017年,全球动力电池销量前十中,有七家是中国电池企业。
 
  能量密度、安全性、稳定性、一致性等关键指标,中国锂离子动力电池已经与日韩企业不相伯仲。基于国产高镍正极材料,尤其镍钴锰622材料,2017年底方壳电池单体能量密度超过200瓦时/公斤,全部电池单体能量密度在230±20瓦时/公斤。
 
  到2020年,中国锂离子动力电池能量密度目标是300瓦时/公斤。为此,中国各企业和高校都在加大投入,对固态电池和富锂锰基材料产业化进行研究。
 
  目前中国大力发展锂离子动力电池,同时也在支持燃料电池。2016年5月,中共中央、国务院印发《国家创新驱动发展战略纲要》,表示要“开发氢能、燃料电池等新一代能源技术。”在2018年新能源汽车补贴加速退坡的情况下,中国保持燃料电池汽车补贴不变。
 
  政策起到了效果,中国的氢燃料电池汽车市场开始逐渐活跃,更多的企业以及资本愿意进入这一领域。上汽集团前瞻技术部燃料电池整车项目总工程师程伟透露,以前上汽找国内的合作伙伴,对方要求开发费车企全包,现在国内很多供应商主动找到上汽要求合作,并表示愿意自行承担相关开发费用。在2018年2月11日,由国家能源集团牵头的中国氢能源及燃料电池产业创新联盟在北京正式成立。
 
  氢能燃料电池技术需要加快发展,这符合我国能源革命的需要,但欧阳明高不同意“氢是终极能源”和“氢能燃料电池车是终极环保车”的说法。氢和电都是能源载体,并无“终极”之说。小型轿车对能量要求较低,锂电池可能发挥更大作用。“所以就新能源汽车而言,燃料电池与纯电将来会是共生共存。”
 
  一位参与国内新能源汽车发展路线图制定的资深专家也提醒说,二十年前他刚开始研究时,也是跟现在进来的人一样充满热情,但是时间长了,变得越来越理性,“这水挺深的”。
 
  上汽集团前瞻技术研究部燃料电池系统部总监陈雪松直言,“中国很多人就觉得市场会一下爆发,但是这个得尊重市场规律,要考虑能源怎么解决,产品的可靠性和用户体验,需要时间。”
 
  早在1992年,丰田就开始了氢燃料电池车的开发工作,2014年上市其首款量产氢燃料电池汽车“MIRAI未来”。丰田汽车对记者表示,该车在充氢3分钟可行驶500公里(NEDC工况下丰田测试值)。
 
  丰田的加氢速度和上汽相当,上汽的氢燃料电池汽车通过加氢站充氢耗时也在3-5分钟之间。如果通过撬装站(即车载氢罐)加氢,虽然更为便利,但由于气压较低,加氢时长需20分钟甚至一小时。
 
  上汽集团是国内较早投入技术研发的车企,2006年正式成立燃料电池事业部,从整车集成、系统集成,到如今发力突破电堆技术,公司一直在投入研发,并相继推出燃料电池乘用车荣威750、950等车型,陈雪松有信心在十三五和之后的十四五期间,上汽的技术指标全面对标丰田。
 
  在这期间,很多燃料电池相关的企业或倒闭或转型,上汽也受过影响。陈雪松对记者坦言,“外面都死掉了,上汽内部也曾质疑过,这个方向对不对?最终坚持了下来。”现如今上汽大通的轻型商用车FCV80已获得逾百辆订单。
 
  但市场远未成熟。国际咨询机构E4tech的调查显示,截至2017年11月,燃料电池乘用车全球总销量在6000辆左右,不足中国去年纯电动乘用车销量(46.8万台)的零头。
 
  因为氢和燃料电池技术原本应用于航空航天以及军事等对价格不敏感的领域,技术本身相对成熟,但拓展到民用领域,如何完善产业链、大规模降成本才是关键。
 
  燃料电池汽车的成本可分为能源端、生产端和用户端三方面。
 
  氢能的供给规模尚不足以支撑大规模商业化推广,费用偏贵。上汽集团前瞻技术部燃料电池整车项目总工程师程伟认为终端加氢40元/公斤能让用户有比较好的体验,但是现在国内外的价格多在70-80元。
 
  从生产端来看,国内产业链比较薄弱,国外也不能说成熟,因此目前制造成本比同类型的燃油车和纯电动汽车更高。“在全球来讲,产业链并不成熟,丰田、本田和现代等大多都是依靠背后财团,打造一个全封闭系统自己干的。”广东泰罗斯汽车动力系统有限公司总经理张锐明对记者透露,现在很多催化剂、质子膜等核心材料和零部件掌握在少数企业手中,成本居高不下。
 
  同时,一位从事燃料电池汽车行业多年的资深人士告诉记者,加氢站所占的土地属商业用地,涉及消防、安监、住建等很多部门,现在没有人牵头负责,略显混乱。
 
  而在日本,加氢站已然非常普遍。目前丰田汽车在日本布局了91座加氢站。今年春天,丰田联合基础设施公司、汽车公司、金融机构等11家公司,成立新公司大规模战略布局加氢站成。计划在第1期的4年时间里建设80座加氢站,在2020年之前建设160座加氢站。
 
  而从用户端来看,目前市场对于燃料电池汽车的认知非常不充分,对于其安全性的质疑很多。丰田在日本也遇到困难,如在车辆进入密闭空间如地下停车场时有无安全隐患,没有权威的第三方可证明。
 
  丰田汽车告诉记者,公司在安全问题方面做了三重保障。首先确保高压储氢罐的构造非常坚固,不会漏气。曾经进行的追尾事故模拟实验证明,从后方以80公里/每小时的车速进行撞击,储氢罐不会遭到任何的伤害。其次,储氢罐周围布有探测器,一旦发生漏气,将会迅速地停止车辆,切断氢气传输。
 
  丰田汽车还表示,他们利用氢气容易在空气中扩散的特性,在储氢罐的进口即气瓶的阀的位置进行了特殊的设计,如果周边有起火或者达到非常高的温度的时候,这个阀遇到高温会自动地熔化,使氢气在空气当中迅速扩散,从而避免发生爆炸之类的危险。
 
  不过解决了安全性问题,氢燃料汽车市场仍不会在短期内爆发,而且市场普遍预计,与跟纯电动的发展路径类似,燃料电池汽车将首先从商用车开始应用,即从客车开始,然后再慢慢推广到乘用车。
 
  即使行业里的最乐观者,预计市场爆发还至少需5年,欧阳明高和上汽相关负责人将技术相对成熟和产业规模化的时间设在2025年。但从爆发到市场占有率的提升,还有更长的路要走。
 
  (作者 王斌斌 陈亮  来源《财经杂志》)

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