氫燃料電池車是未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。按照相關(guān)規(guī)劃,我國(guó)到2030年要實(shí)現(xiàn)氫燃料電池汽車的保有量200萬(wàn)輛,這是否意味著氫燃料電池車已經(jīng)迎來(lái)“新風(fēng)口”?

環(huán)保與能源一直是老生常談的話題,每個(gè)行業(yè)也始終在致力于用一種更環(huán)保的方式發(fā)展,汽車行業(yè)也是如此。我國(guó)早就將新能源汽車作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)而加以大力支持發(fā)展,并明確了“三駕馬車”式的(即插電式混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車)技術(shù)路線。

國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)不久前在日本參觀考察豐田汽車北海道廠的這則新聞讓我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑的討論此起彼伏,有人稱“我們的新能源汽車需要掉頭”,呼吁像日本那樣“全面轉(zhuǎn)向氫燃料電池汽車”。這不得不說(shuō)有些片面,雖然氫燃料電池車是未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn),但在產(chǎn)業(yè)成熟度上,我國(guó)純電動(dòng)汽車已比氫燃料電池汽車更具比較優(yōu)勢(shì),也更符合國(guó)情,而且純電動(dòng)車、混合動(dòng)力車和燃料電池車三者有各自的特點(diǎn)以及適應(yīng)的發(fā)展領(lǐng)域,沒(méi)有必要認(rèn)為純電動(dòng)汽車和燃料電池車是非此即彼的。

當(dāng)然,如果氫燃料汽車在未來(lái)有全面到來(lái)的這一天,那么我們不妨可以對(duì)氫燃料汽車多些了解,車企也可以更理性地看待其優(yōu)勢(shì)和痛點(diǎn),避免產(chǎn)業(yè)“發(fā)瘋”。

氫燃料電池車是什么?

燃料電池車(Fuel Cell Vehicle)簡(jiǎn)稱:FCEV。氫燃料電池的基本原理是電解水的逆反應(yīng),把氫和氧分別供給陽(yáng)極和陰極,氫通過(guò)陽(yáng)極向外擴(kuò)散,并與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng),釋放出的電子通過(guò)外部的負(fù)載到達(dá)陰極,是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。氫燃料電池車?yán)萌剂想姵禺a(chǎn)生的電供能,帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),從而使車輛正常行駛。在此過(guò)程中不經(jīng)過(guò)熱能轉(zhuǎn)換直接產(chǎn)生了電流,轉(zhuǎn)化效率高,無(wú)噪音,并生成最終唯一的反應(yīng)產(chǎn)物――水。

氫燃料電池車真的零排放嗎?

“零排放”是相對(duì)傳統(tǒng)的排放定義產(chǎn)生的。發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒化石能源(汽油、柴油等)時(shí)會(huì)排放出CO、HC和NOx等有害氣體,作為正常燃燒產(chǎn)物的CO2也是一種溫室氣體,它是全球氣候的變暖的原兇之一。氫燃料電池汽車可以做到零CO2排放,排出的廢物只有水,也可以回收利用再次分解成氫。因此,氫燃料是公認(rèn)的清潔能源。

然而,在氫的制取環(huán)節(jié),也存在著污染問(wèn)題。目前工業(yè)上主要依靠電解水的方式制取氫氣,而電解水所需的電能大多數(shù)還是依靠傳統(tǒng)火電,這樣一來(lái),我們常說(shuō)的純電動(dòng)車偽零排放、轉(zhuǎn)移污染的問(wèn)題在氫燃料電池車上也同樣存在,所以只要是采用火力發(fā)電,零排放還是無(wú)法實(shí)現(xiàn)。另外,高純度的氫提煉難度大,而純度不夠則會(huì)影響車輛性能表現(xiàn),這都是制氫環(huán)節(jié)的難點(diǎn)所在。

現(xiàn)階段氫燃料汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局如何?

作為新能源汽車主要技術(shù)路徑之一,氫燃料電池汽車在《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》、《中國(guó)制造2025》和《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》等重要戰(zhàn)略綱要中,均被確認(rèn)要大力發(fā)展。按照相關(guān)規(guī)劃,我國(guó)到2030年要實(shí)現(xiàn)氫燃料電池汽車的保有量200萬(wàn)輛。

2018年2月13日,財(cái)務(wù)部、工信部、科技部和發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》,在補(bǔ)貼退坡的大背景下,燃料電池汽車的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)依然不變,燃料電池乘用車依然按燃料電池系統(tǒng)的額定功率進(jìn)行補(bǔ)貼,即補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為6000元/kw,補(bǔ)貼上限為20萬(wàn)元/輛;輕型燃料電池客車/貨車以及大中型客車/中重型貨車依然采用定額補(bǔ)貼方式,補(bǔ)貼上限分別為30萬(wàn)元/輛和50萬(wàn)元/輛。

與此同時(shí),地方政府也開(kāi)始積極布局燃料電池產(chǎn)業(yè)。2018年5月21日,上海市科委印發(fā)《上海市燃料電池汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助方案》,指出,燃料電池車按照中央財(cái)政補(bǔ)助1:0.5給予上海市財(cái)政補(bǔ)助。燃料電池系統(tǒng)達(dá)到額定功率不低于驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率的50%,或不小于60kW的,按照中央財(cái)政補(bǔ)助1:1給予上海市財(cái)政補(bǔ)助。此前新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策提出,燃料電池乘用車補(bǔ)貼上限為20萬(wàn)元,這意味著一款燃料電池乘用車最高可獲得國(guó)補(bǔ)加地補(bǔ)共40萬(wàn)元。

我國(guó)需要更多的加氫站?

不可否認(rèn)的是,燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)要發(fā)展,加氫站建設(shè)是關(guān)鍵。加氫站數(shù)量少,在一定程度上成為氫燃料電池汽車發(fā)展的最大障礙。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)已建成及在建的加氫站共有31座,正在運(yùn)營(yíng)的僅有12座,分布在北京、上海、鄭州、大連、中山、佛山、云浮、如皋、常州、十堰、成都等城市。顯然,氫燃料在國(guó)內(nèi)發(fā)展速度較緩慢,究其原因,成本投入高、收益慢和技術(shù)瓶頸成為制約加氫站建設(shè)的根本原因。

然而,在業(yè)內(nèi)看來(lái),在現(xiàn)有的汽、柴油加油站的基礎(chǔ)上增設(shè)加氫功能,能有效解決加氫站的規(guī)劃布局和建設(shè)問(wèn)題,特別是解決加氫站的土地問(wèn)題。

按照國(guó)家節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖的規(guī)劃,隨著燃料電池車對(duì)氫氣需求量的增加,我國(guó)的加氫站數(shù)量會(huì)逐步增加,2020年有望達(dá)到100座。

氫燃料的儲(chǔ)存方法有哪些?

氫燃料以何種形態(tài)裝載汽車上是個(gè)大問(wèn)題,安全性能、能源密度等都是評(píng)價(jià)其性能的重要指標(biāo)。目前,氫燃料的儲(chǔ)存方法大體可以分為3種,即高壓儲(chǔ)氫法、液態(tài)儲(chǔ)氫法和固體儲(chǔ)氫法。

高壓儲(chǔ)氫法,也稱為氣態(tài)儲(chǔ)氫法,是將氫氣加壓儲(chǔ)存在儲(chǔ)氫容器內(nèi),形式上和天然氣車CNG氣瓶類似。優(yōu)點(diǎn)是在三種儲(chǔ)氫方式中成本最低,儲(chǔ)氫密度較大,缺點(diǎn)是安全性較低。

液態(tài)儲(chǔ)氫法是在20.28K(-252.77 ℃)的超低溫下將氫氣液化,然后儲(chǔ)存在低溫容器內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)氫密度最大,缺點(diǎn)是成本高,附屬系統(tǒng)龐大,故不適合做車載容器。

固體儲(chǔ)氫法,是利用固體對(duì)氫氣的物理吸附或化學(xué)反應(yīng)等作用,將氫儲(chǔ)存于固體材料中。固態(tài)儲(chǔ)存一般可以做到安全、高效、高密度,是氣態(tài)儲(chǔ)存和液態(tài)儲(chǔ)存之后,最有前途的研究發(fā)現(xiàn)。目前常見(jiàn)固體儲(chǔ)氫方式有合金儲(chǔ)氫、納米儲(chǔ)氫等。優(yōu)點(diǎn)是安全穩(wěn)定,缺點(diǎn)是成本過(guò)高。

氫燃料電池夠不夠安全?

眾所周知,氣體往往是極不穩(wěn)的一種存在,氫氣作為氣體的一種實(shí)則是十分危險(xiǎn)的,氫燃料電池制造的大規(guī)模制氫、儲(chǔ)氫、輸氫和注氫等環(huán)節(jié)統(tǒng)統(tǒng)都會(huì)涉及到安全問(wèn)題。再加之氫氣是一種無(wú)色無(wú)味的氣體,所以一旦泄露人的感官也無(wú)法立刻對(duì)其有所警覺(jué),與空氣混合在一定濃度和溫度下就會(huì)燃燒,后果將不堪設(shè)想。這就對(duì)系統(tǒng)的密封性和安全性要求非常之高了,而目前也還未出臺(tái)關(guān)于氫燃料電池的國(guó)際通用安全標(biāo)準(zhǔn)。

目前,利用碰撞、氫、電安全性綜合管理和互鎖控制技術(shù),能將氫氣危險(xiǎn)防范于未然。車內(nèi)多處設(shè)有氫氣泄露的監(jiān)測(cè)裝置,萬(wàn)一真的出現(xiàn)泄露,也有專門設(shè)計(jì)的風(fēng)道來(lái)讓氫氣排出車外。

居高不下的成本問(wèn)題?

氫燃料汽車發(fā)展繞不開(kāi)成本問(wèn)題。氫氣提純、氫氣壓縮、氫氣儲(chǔ)存、氫氣運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程都還需要高昂的投入。而且,長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)氫燃料電池關(guān)鍵零部件,例如催化劑、膜電極等主要依靠進(jìn)口,成本大大增加。

從車企角度來(lái)講,雖然氫燃料電池汽車有助于提高產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,但是高成本和高技術(shù)門檻也讓很多企業(yè)望而卻步。

目前,氫燃料電池與鋰電池、燃油車相比,成本上還有較大差距。要降低成本,需要通過(guò)政策的推動(dòng)來(lái)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,通過(guò)技術(shù)研發(fā)降低生產(chǎn)成本,以及通過(guò)提升核心零部件的國(guó)產(chǎn)化水平來(lái)降低成本。有專家預(yù)測(cè),隨著技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)規(guī)?；?預(yù)計(jì)氫燃料電堆成本可以從目前380美元/kW,逐漸下降至40美元-50美元/ kW甚至更低,2030年氫燃料電池汽車的成本有望接近燃油汽車。

氫燃料電池回收會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題?

氫燃料電池也有生命,包括純電動(dòng)車電池的回收,國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)了相關(guān)規(guī)定,要求銷售電池的企業(yè)自己回收電池,純電動(dòng)車用的是鋰電池,含有重金屬,要把其中的重金屬提煉出來(lái),轉(zhuǎn)化為合格的新電池,因此其回收也是一個(gè)技術(shù)難題。

而對(duì)于氫燃料電池其中也有金屬的成分,氫燃料電池發(fā)點(diǎn)需要催化劑,主要有貴金屬缽,其載體主要是碳,缽是貴金屬,具有回收的價(jià)值,沒(méi)有回收的碳可以用來(lái)取暖,因此氫燃料電池不含有毒有害的重金屬。

氫燃料電池車在未來(lái)會(huì)取代電動(dòng)汽車嗎?

盡管國(guó)家政策扶持力度可觀,但業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車短期內(nèi)并不會(huì)迎來(lái)大規(guī)模的市場(chǎng)爆發(fā)。在具有諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),氫燃料電池的弊端也比較明顯,與相對(duì)成熟的鋰電池相比,儲(chǔ)存成本高、運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)大、加氫站基礎(chǔ)設(shè)施的不完善等問(wèn)題都是制約氫燃料電池大規(guī)模推廣的重要影響因素。

當(dāng)下的氫燃料電池汽車在全球范圍內(nèi)推廣程度還相對(duì)較弱。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,從2013年到2017年底,5年間全球總計(jì)售出6475輛氫燃料電池乘用車。作為全球最暢銷的車型,2017年豐田Mirai的銷量也不過(guò)2000多輛,其中大部分是租賃公司和其它車企研發(fā)機(jī)構(gòu)購(gòu)買,真正面向私人購(gòu)買者的寥寥無(wú)幾。這與2017年我國(guó)新能源乘用車59.3萬(wàn)輛的銷量相比差距驚人。

因此,在新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展上,我們需要保持強(qiáng)大戰(zhàn)略耐心和政策毅力,堅(jiān)持插電式混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車等多條技術(shù)路線走路,既不妄自菲薄,也不盲目自大,更不能“聽(tīng)風(fēng)就是雨”,輕易放棄電動(dòng)汽車并貿(mào)然轉(zhuǎn)向氫燃料電池汽車。

而現(xiàn)代汽車則是將此戰(zhàn)略分為幾個(gè)階段來(lái)實(shí)施,總體來(lái)看和上文提及的馬自達(dá)非常相似。首先是提高現(xiàn)有動(dòng)力的燃油經(jīng)濟(jì)性,其次是整合混合動(dòng)力,最后才是純電氣化。目前,韓國(guó)現(xiàn)代汽車是四類環(huán)保車型同時(shí)開(kāi)發(fā),即HEV、PHEV、EV和FCV。另外,現(xiàn)代汽車已經(jīng)根據(jù)中國(guó)市場(chǎng)的需求,相關(guān)純電動(dòng)車型將陸續(xù)在中國(guó)國(guó)內(nèi)的北京現(xiàn)代汽車工廠投產(chǎn)。