詳解氫燃料電池的技術(shù)和優(yōu)勢
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-18 13:14
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氫燃料電池我們并不陌生，比如2008年北京奧運(yùn)會(huì)綠色車隊(duì)中，就有20輛帕薩特領(lǐng)馭氫燃料電池轎車，動(dòng)力系統(tǒng)由上海燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)有限公司、同濟(jì)大學(xué)和上汽集團(tuán)合作提供。
戴姆勒、寶馬、豐田等13家企業(yè)巨頭建立氫動(dòng)力聯(lián)盟推動(dòng)氫燃料電池車的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和技術(shù)研發(fā)，幾個(gè)月前本田還公布了與通用聯(lián)合制造氫燃料電池系統(tǒng)計(jì)劃，并將于2020年啟動(dòng)生產(chǎn)。
▲豐田 Mirai、本田 Clarity、現(xiàn)代 ix35 FC三款車型已進(jìn)入市場銷售
燃料電池原理并不復(fù)雜：由液態(tài)或氣態(tài)燃料產(chǎn)生電力，驅(qū)動(dòng)電機(jī)。氫燃料居多，原理是電解水的逆反應(yīng)，零污染物排放，十分環(huán)保。
與炙手可熱的純電動(dòng)車相比，氫燃料電池能量密度更高（單位體積下約為傳統(tǒng)電池7倍）、加注更快（平均3~5分鐘）、綜合效率最高（29%），續(xù)航里程上限更高（如本田Clarity Fuel Cell續(xù)航里程達(dá) 750公里）。
車載氫氣罐在加油站中用一個(gè)特殊的泵來加氣，這和LNG（液化天然氣）汽車很像。由于是直接填充燃料，汽車上攜帶的燃料越多，汽車行駛里程就越大。但純電動(dòng)車就沒有這么容易了，就以剛剛因續(xù)航里程優(yōu)勢獲得2017北美年度車型稱號的雪佛蘭Bolt為例，其續(xù)航里程也不過383公里。
另外，氫燃料電池車在填充能源時(shí)，用戶習(xí)慣與傳統(tǒng)燃料車接近，只要加油站能開放出加氫點(diǎn)，它的發(fā)展會(huì)和CNG天然氣一樣方便和快速。
JX能源公司2016年3月4日在京都市伏見區(qū)的自助加油站內(nèi)，就增設(shè)供燃料電池車用的加氫站，也是京都府內(nèi)首家加氫站。
二、氫燃料電池的構(gòu)成和難點(diǎn)
去年豐田和本田等汽車廠陸續(xù)宣布投產(chǎn)氫燃料電池車，本田Clarity Fuel Cell甚至還搭載了70MPa的高壓儲(chǔ)氫罐，氫燃料填充時(shí)間約為3分鐘，750公里的續(xù)航里程，數(shù)據(jù)驚人。
此外，同樣驚人的還有它44萬的售價(jià)。不知道是不是約好，豐田Mirai售價(jià)與其基本一致。就以豐田Mirai為例，一起來看看燃料電池的構(gòu)成。
低溫燃料電池根據(jù)電解質(zhì)不同，可分為AFC（堿性燃料電池）、PEMFC（質(zhì)子膜燃料電池）、PAFC（磷酸型燃料電池）。
PEMFC有溫度最低、比能最高、啟動(dòng)最快、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，是技術(shù)最成熟的電動(dòng)車動(dòng)力源。豐田Mirai電池組就采用了GORE-SELECT質(zhì)子交換膜技術(shù)，這款質(zhì)子交換膜是基于膨體聚四氟乙烯（ePTFE）制成，可促進(jìn)氫燃料與氧氣之間的化學(xué)反應(yīng)，功率可達(dá)114KW。
此次工信部公布的2017年第五批《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》三款燃料電池車中，大通FCV80采用的也是PEMFC技術(shù)。
雖然技術(shù)夠好，但這仍然不能掩蓋豐田Mirai銷量慘淡的事實(shí)。據(jù)悉，已在日本上市兩年之久的豐田Mirai，截至2016年底僅售出1370輛，月銷量不足50臺。驚訝之余又理所應(yīng)當(dāng)，看看它44萬元的售價(jià)和進(jìn)度緩慢、數(shù)量極少的配套設(shè)施就知道了。
▲豐田和日本政府原計(jì)劃在2020年前修建160處加氫站，目前僅有90個(gè)加氫站投入使用
其實(shí)不僅是日本，全世界范圍內(nèi)加氫站數(shù)量都不容樂觀。
據(jù)國外網(wǎng)站H2stations.org發(fā)布的全球加氫站統(tǒng)計(jì)報(bào)告，截止2017年1月，全球正在運(yùn)營的加氫站僅有274座。目前中國現(xiàn)有加氫站數(shù)量稀少，截至2016年年底，國內(nèi)可運(yùn)行的加氫站僅有5個(gè)，分別位于北京、上海、鄭州、深圳、大連，且主要是為研發(fā)及示范性汽車提供加注服務(wù)，暫未實(shí)現(xiàn)全商業(yè)化運(yùn)營。
三、氫燃料電池車如何破局？
就新興技術(shù)而言，專注私人轎車市場，一條路走到黑，并不是什么好辦法。
私人轎車市場自然有著靈活多變、需求量大的優(yōu)勢，但行駛路線不固定、缺乏系統(tǒng)管理、不能充分利用市政資源（包括資金資源）等劣勢給新興技術(shù)帶來的影響更大。
從國內(nèi)汽車龍頭，上汽集團(tuán)提出的“新四化”概念（電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化）就能看出端倪，汽車共享化此后會(huì)是大趨勢。而共享化的核心，就在于打破私人占有，由集體所有并由集體管理。
▲雖然氫燃料電池車補(bǔ)貼數(shù)額很大，但購買成本和后期養(yǎng)護(hù)成本依然不可小覷，利用集體的
力量，資金這個(gè)問題就能夠得到緩解了
第一個(gè)吃螃蟹的，自然需要不少勇氣。我們試著用本次獲批的大通FCV80來分析實(shí)現(xiàn)這種方案的可能性。據(jù)悉，這款FCV80預(yù)計(jì)以園區(qū)內(nèi)接駁或者固定路線的短途接駁為主，符合集體化思路。
FCV80，名字拆開為——FC+V80。FC指的是氫燃料電池、V80則是上汽大通新推出的主打輕客細(xì)分市場的一款車型。
在2017年第一季度，這款車市場占有率達(dá)21%，此前市場霸主是福特全順。作為一款客貿(mào)兩用車型，V80比全順的基礎(chǔ)配置和空間表現(xiàn)更好。這樣一來，除去動(dòng)力部分，這款車的購買力就得到了保障。
▲早在2015 年，上汽就對鋰離子電池、燃料電池和混合動(dòng)力三種新能源車開展了歷時(shí)三個(gè)月的“創(chuàng)新征程”考核。分南北二路運(yùn)行，南線從臨安出發(fā)，收官于昆明。北線西藏預(yù)熱，收官北京。
借助上汽此前積累的大量燃料電池技術(shù)資本，F(xiàn)CV80采用了35Mpa高密度儲(chǔ)氫系統(tǒng)，40Km/h等速工況下，最長續(xù)駛里程可達(dá)430Km，尺寸相當(dāng)?shù)募冸妱?dòng)汽車一般能難達(dá)到此水準(zhǔn)。
為了應(yīng)對充氫難問題，F(xiàn)CV80沿用了上汽此前在榮威950氫燃料電池車上采用的可插電式雙動(dòng)力燃料電池系統(tǒng)，以氫燃料電池為主，動(dòng)力蓄電池為輔，配備車載的On-board蓄電池充電器，可通過城市電力系統(tǒng)充電。
有人會(huì)吐槽，加氫罐就是個(gè)定時(shí)炸彈。這和此前吐槽電動(dòng)車容易起火或是LNG（液化天然氣）汽車容易爆炸是一個(gè)道理，它們的安全性要比我們想象中高。從FCV80配備的主動(dòng)安全上看，有氫泄露防護(hù)主動(dòng)控制、整車上電實(shí)時(shí)監(jiān)控；被動(dòng)安全則有高壓安全設(shè)計(jì)保護(hù)、碰撞安全設(shè)計(jì)防護(hù)和涉水安全保護(hù)。
▲2016年上汽大通海外出口銷量同比增長47%，產(chǎn)品出口至全球42個(gè)國家和地區(qū)。上汽大通發(fā)展有目共睹，按官方洋氣的說法，這是“大通速度”
我們試著總結(jié)一下思路：
▎選擇一款相對成熟的汽車作為原型車——盡量較少動(dòng)力系統(tǒng)外的研發(fā)成本；
▎充分利用集團(tuán)優(yōu)勢，在原有的氫燃料電池技術(shù)積累上創(chuàng)新，降低研發(fā)成本；
▎采用混合能源模式（如可插電式雙動(dòng)力燃料電池系統(tǒng)），減少客戶疑慮；
▎以商用大客戶（fleet sales）為切入點(diǎn)，未來向共享用車過渡；
▎充分利用地緣優(yōu)勢，圍繞現(xiàn)有的加氫站作文章。
四、切勿單打獨(dú)斗
車聚君想吐槽的是，中國企業(yè)之間似乎不喜歡抱團(tuán)。而這個(gè)領(lǐng)域的歪果仁們，早就合縱聯(lián)橫玩的不亦樂乎了。
