什么是氫燃料電池，氫燃料電池車(chē)發(fā)展前景怎么樣？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-27 11:25
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今年全國(guó)兩會(huì)期間，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展備受關(guān)注，多位汽車(chē)領(lǐng)域的人大代表、政協(xié)委員都提出了建議，特別是針對(duì)氫燃料電池車(chē)的內(nèi)容更是成為熱點(diǎn)。今天的《記者視角》就和您聊聊這方面的話題。
今年兩會(huì)期間，全國(guó)人大代表、長(zhǎng)城汽車(chē)總裁王鳳英建議，加強(qiáng)氫能源基礎(chǔ)設(shè)施尤其是加氫站的發(fā)展；全國(guó)政協(xié)委員、北汽集團(tuán)董事長(zhǎng)徐和誼建議，加快加氫站的統(tǒng)一規(guī)劃以利于氫燃料車(chē)的推廣；中通客車(chē)董事長(zhǎng)李樹(shù)朋則提交了《關(guān)于加快氫燃料電池汽車(chē)推廣的建議》議案，而東風(fēng)、奇瑞、上汽、廣汽也紛紛站隊(duì)燃料電池汽車(chē)。
事實(shí)上，雖然目前市場(chǎng)上新能源汽車(chē)主要以純電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車(chē)為主，燃料電池汽車(chē)較為少見(jiàn)，但并不代表國(guó)家不重視這一領(lǐng)域。特別是近幾年各地電動(dòng)車(chē)都受到補(bǔ)貼退坡影響時(shí)，燃料電池汽車(chē)不僅沒(méi)有受影響，還得到了各地政府額外的政策支持。按照2018年的政策，乘用車(chē)、輕型客車(chē)和貨車(chē)、大中型客車(chē)和中重型貨車(chē)單車(chē)補(bǔ)貼上限分別為20萬(wàn)、30萬(wàn)、50萬(wàn)，而且補(bǔ)貼在2020年前都不會(huì)退坡。
那么氫燃料電池具有哪些優(yōu)勢(shì)呢？如果說(shuō)鋰電池是一種儲(chǔ)能裝置，那么氫燃料電池本身就是一個(gè)發(fā)電裝置，像發(fā)電廠一樣直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。傳統(tǒng)的柴油機(jī)、內(nèi)燃機(jī)熱功率的效率只有30-40%，氫燃料的電化學(xué)反應(yīng)，效率能達(dá)到70%，能量轉(zhuǎn)化效率極高。而按照美國(guó)能源局的報(bào)告，氫燃料電池能量密度能達(dá)到汽油、柴油的3倍，鋰電的10倍。所以用在汽車(chē)上，就意味著更能滿足人們的用車(chē)需求。在去年的國(guó)際客運(yùn)交通裝備與技術(shù)展覽會(huì)上，氫燃料電池大客車(chē)首次亮相天津。申龍客車(chē)技術(shù)研究院陳龍說(shuō)，與純電動(dòng)汽車(chē)相比，氫燃料電池汽車(chē)?yán)m(xù)航里程更長(zhǎng)，更適合寒冷季節(jié)使用，有助提高新能源大客車(chē)的運(yùn)營(yíng)效率。
“以往鋰電池就是充電，這款車(chē)是加氣，運(yùn)營(yíng)效率高，加氣時(shí)間3-5分鐘，加一次氫可以跑400公里左右，可以往返北京一趟。 ”
不過(guò)啊，一談到氫氣有些人就聯(lián)想到了“氫氣會(huì)燃燒也會(huì)爆炸”，是不是安全？事實(shí)上氫要發(fā)生爆炸并不是非常容易，國(guó)外燃料汽車(chē)的使用經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)表明，氫氣的安全性是有保證的。因?yàn)樾孤兜臍錃鈺?huì)很快上升、擴(kuò)散，使其濃度難以達(dá)到爆炸所需濃度，而且其爆炸能量是常見(jiàn)燃?xì)庵凶畹偷?，僅為汽油的1/22。所以，氫氣的危險(xiǎn)程度其實(shí)遠(yuǎn)小于汽油。廣順新能源動(dòng)力科技有限公司總經(jīng)理吳永輝說(shuō)：
“氫和氧混合的燃爆點(diǎn)是車(chē)上是不可能出現(xiàn)的，因?yàn)檐?chē)上沒(méi)有純氧的存在，是通過(guò)空氣里的氧氣通過(guò)空壓機(jī)來(lái)供氧，就是說(shuō)再怎么聚集也達(dá)不到燃爆點(diǎn)，危險(xiǎn)燃爆的可能性不大。剩下就是車(chē)發(fā)生碰撞，氫氣罐裂了、漏了，但是由于氫氣非常輕，釋放能量非?？?，燃燒也是垂直向上的，瞬間的燃燒掉了，形成不了爆炸。”
從國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)來(lái)看，目前氫燃料電池車(chē)都還處在發(fā)展初期，主要瓶頸是成本過(guò)高和加氫站數(shù)量少。即使是處于領(lǐng)先地位的日韓，大規(guī)模商業(yè)化也是任重道遠(yuǎn)。韓國(guó)現(xiàn)代和日本豐田2013年后陸續(xù)推出氫燃料電池車(chē)，并都號(hào)稱自己是全球首款量產(chǎn)車(chē)型，但到目前為止，累計(jì)產(chǎn)量都不多。日本政府希望都在2020年前新建80個(gè)加氫站，并實(shí)現(xiàn)4萬(wàn)輛氫燃料電池車(chē)上路的計(jì)劃；歐洲方面，奔馳推出過(guò)有限的幾款氫能源車(chē)型。中國(guó)2018年新能源汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到了125.6萬(wàn)輛，其中氫燃料電池汽車(chē)的銷(xiāo)量只有1527輛，且主要用于城市公交以及旅游大巴，還沒(méi)有面向民用消費(fèi)市場(chǎng)，這主要是受到加氫站基礎(chǔ)設(shè)施不足的制約。建設(shè)加氫站的成本很高，如果沒(méi)有像兩桶油這樣的大國(guó)企全面介入，恐怕很難實(shí)現(xiàn)商業(yè)化普及。
氫能是世界公認(rèn)的清潔能源，被譽(yù)為 21 世紀(jì)最具發(fā)展前景的二次能源。想一想，油箱被氫瓶代替，內(nèi)燃機(jī)由燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)替代，而排放物僅僅是水，多么完美。顯然兩會(huì)期間提及氫燃料電池的發(fā)展，并不是車(chē)企一時(shí)的頭腦發(fā)熱。而且電動(dòng)車(chē)和燃料電池車(chē)的發(fā)展并不矛盾，暫時(shí)也不存在誰(shuí)取代誰(shuí)的問(wèn)題。不過(guò)從時(shí)間點(diǎn)看，我國(guó)的燃料電池可能比鋰電池車(chē)的發(fā)展要晚十年，但隨著國(guó)家政策的傾斜與扶持，燃料電池汽車(chē)的產(chǎn)量會(huì)取得爆發(fā)式增長(zhǎng)，前景看好。
說(shuō)到新能源，可能大家第一時(shí)間想到的就是：這兩年國(guó)內(nèi)大小新勢(shì)力和傳統(tǒng)車(chē)企之間廝殺相當(dāng)激烈的純電動(dòng)汽車(chē)。相對(duì)于傳統(tǒng)汽車(chē)以化石燃料為能量來(lái)源，以電力為驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車(chē)的確可以規(guī)劃到新能源汽車(chē)一列。
不過(guò)在一部分消費(fèi)者的認(rèn)知中，由于我國(guó)截止到2018年8月依舊有74.1%的電力來(lái)源為火力發(fā)電，他們并不認(rèn)同目前的電動(dòng)汽車(chē)能夠算得上是真正意義上的新能源汽車(chē)。于是在國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)高速發(fā)展的同時(shí)，市場(chǎng)中對(duì)于其他能源驅(qū)動(dòng)車(chē)型的呼聲越來(lái)越高，其中提到最多的便是不少國(guó)外車(chē)企已經(jīng)較為成熟的氫燃料汽車(chē)。
目前將氫能源運(yùn)用到汽車(chē)領(lǐng)域且技術(shù)最為成熟的車(chē)企，就是同屬日企的“兩田”（本田與豐田），它們都早已推出了自己的氫燃料車(chē)型。在這種車(chē)型上搭載的是一種名為【氫氧混合燃料電池】的動(dòng)力來(lái)源。在燃料電池內(nèi)部，氫氣與氧氣發(fā)生反應(yīng)之后，產(chǎn)生電力、水和熱能。這種反應(yīng)過(guò)程中僅會(huì)產(chǎn)生微量的二氧化碳和氮氧化物，剩下的主要產(chǎn)物只是水。這種燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率比氫氣單純?nèi)紵男室叱?-3倍，而且由于其具備零污染、零排放的優(yōu)點(diǎn)，一直被認(rèn)為是新能源汽車(chē)的終極解決方案。
其實(shí)我國(guó)在氫燃料電池商用化的領(lǐng)域并非一片空白，在2017年國(guó)內(nèi)的燃料電池車(chē)輛商業(yè)化訂單就實(shí)現(xiàn)了千輛級(jí)的突破。
以改善我國(guó)化石能源對(duì)外依靠度過(guò)高為出發(fā)點(diǎn)而出現(xiàn)的新能源政策，面對(duì)這個(gè)更加環(huán)保，更加完美的氫燃料電池項(xiàng)目，貌似是沒(méi)有理由去不發(fā)展的，但是即便國(guó)家開(kāi)始從頂層決定開(kāi)始發(fā)展氫能源，這里還是有幾座大山橫在我們眼前：
①．核心技術(shù)未攻克
目前工業(yè)大規(guī)模制氫的方法主要有三種：水煤氣法制氫、由石油熱裂的合成氣和天然氣制氫、電解食鹽水的副產(chǎn)氫。前兩種作為工業(yè)制氫的主力，也還是離不開(kāi)化石燃料輔助，后者雖然產(chǎn)生的氫氣為副產(chǎn)品，但是過(guò)程中需要大量的電能，而且產(chǎn)能也不算高。所以氫氣雖然作為清潔能源，但是它現(xiàn)階段的誕生卻并不“清潔”，目前更加環(huán)保的大規(guī)模制氫方法仍然未突破，但是利用太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電進(jìn)行緩慢電解水制氫的方案卻極具可行性。
此外，“質(zhì)子交換膜”是燃料電池里氫氧結(jié)合的關(guān)鍵部位，然而在全球范圍內(nèi)，能夠商業(yè)化供應(yīng)氫燃料電池質(zhì)子交換膜的公司，只有美國(guó)杜邦和日本境內(nèi)一家公司；但是日本的公司出于某種眾人皆知的原因，拒絕對(duì)任何國(guó)家銷(xiāo)售該產(chǎn)品，也就是說(shuō)。目前全世界的“質(zhì)子交換膜”目前都被掌握在美國(guó)杜邦手上，中國(guó)尚處于攻關(guān)這一核心技術(shù)的過(guò)程中。
②．推行成本過(guò)高
1.氫氣作為易燃易爆氣體，本身的安全問(wèn)題不容忽視，無(wú)論是生產(chǎn)氫氣還是灌注氫氣的過(guò)程中的安全隱患都需要考慮到。也就是說(shuō)，加氫站儲(chǔ)氫裝置應(yīng)該滿足完全密封、能承受高壓、具備在線監(jiān)測(cè)功能、發(fā)生危險(xiǎn)自動(dòng)報(bào)警等功能。顯然，滿足這些要求的加氫站建設(shè)成本絕不會(huì)不會(huì)低，據(jù)了解，目前建成一座加氫能力大于200公斤（市面上現(xiàn)有的氫燃料汽車(chē)氣罐容量一般為5公斤）的加氫站需要1000萬(wàn)元以上的投資。
2. 現(xiàn)階段的氫燃料電池技術(shù)，離不開(kāi)催化劑的催化，不過(guò)這里的催化劑卻是鉑金。鉑金在去年的全球年產(chǎn)量約為兩百噸，每克售價(jià)約為黃金的2倍，其中60%還被用作首飾材料。這對(duì)氫燃料汽車(chē)的推廣來(lái)說(shuō)是一個(gè)無(wú)比沉重的負(fù)擔(dān)。
3. 在電池催化劑的成本高昂的情況下，氫燃料電池汽車(chē)的售價(jià)也就明顯的不會(huì)太低，目前市面上在售的豐田Mirai在美售價(jià)為6.9萬(wàn)美元（約合人民幣47萬(wàn)元），高昂的售價(jià)將會(huì)成為另一個(gè)氫燃料發(fā)展路上的絆腳石。
