豐田在氫燃料電池的技術(shù)領(lǐng)域究竟有多強(qiáng)？看數(shù)據(jù)說(shuō)話！
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-26 10:04
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如此大手筆的專利公開(kāi)，讓人感慨其魄力的同時(shí)，也不得不深思其醉翁之意。業(yè)內(nèi)人士指出，豐田開(kāi)放專利，實(shí)際上實(shí)在尋求更多穩(wěn)定的商業(yè)伙伴來(lái)分?jǐn)傦L(fēng)險(xiǎn)，既包括技術(shù)方向，也包括基礎(chǔ)設(shè)施。也可以說(shuō)是豐田一家“單打獨(dú)斗”過(guò)于辛苦，盡管走在前沿但如果沒(méi)有追隨者，也很難成事。
據(jù)業(yè)界權(quán)威人士解讀，豐田開(kāi)放自身積累20多年的燃料電池專利，一方面說(shuō)明豐田在技術(shù)上也遇到了瓶頸，希望借助全世界研發(fā)的力量來(lái)共同突破，另一方面，無(wú)償放開(kāi)專利使用權(quán)意味著將在技術(shù)上掌控氫燃料電池汽車技術(shù)取向和路徑，作為引領(lǐng)者的豐田也必將是規(guī)則的主導(dǎo)者。無(wú)論誰(shuí)使用，都不可能在氫燃料電池汽車技術(shù)方面超越有20幾年積累的豐田。
在電池技術(shù)路線尚需實(shí)踐檢驗(yàn)的當(dāng)下，豐田選擇了站隊(duì)氫燃料電池，同時(shí)也給出了不容忽視的成果。其在該技術(shù)路線上的成就，如同強(qiáng)光下拉長(zhǎng)的背影，孤獨(dú)而強(qiáng)大。
為何“離經(jīng)叛道”？
在電動(dòng)路線大行其道且已經(jīng)呈現(xiàn)較為成熟的盈利模式的情況下，豐田在氫燃料電池路線的押注顯得如此偏執(zhí)，甚至有些費(fèi)力不討好的意味。為何豐田會(huì)舍近求遠(yuǎn)，走上這條看似離經(jīng)叛道的征途。
首先，日本的國(guó)情是對(duì)其行業(yè)最大的限制。眾所周知，日本是一個(gè)資源匱乏的島國(guó)，石油、天然氣大量依賴進(jìn)口，為滿足能源需求，核電一度成為日本的選擇。然而2011年的福島核電站泄漏事故使得日本政府不得不因安全因素縮減核能項(xiàng)目和發(fā)電規(guī)模，電價(jià)一度攀升。
如何為其汽車行業(yè)謀求石油、天然氣甚至電力以外的能源成為意料之中的首要考慮，顯然氫燃料電池汽車更符合日本市場(chǎng)的需求，理論上也能解決日本面臨石油和電這兩方面造成的能源危機(jī)，因此一個(gè)清潔高效、同時(shí)又能在本土制備的氫能源自然就成為了日本的第一能源目標(biāo)。
業(yè)內(nèi)人士分析，日本國(guó)土狹長(zhǎng)、人口稠密，加氫站建設(shè)具有可行性。一個(gè)加氫站覆蓋100平方公里左右的面積，就算僅僅將加氫站在日本沿海布局，也基本可以滿足日本加氫的需求。同時(shí)，由于日本人均收入高，家庭布局小型制氫站也成為一個(gè)可能性，這是“氫能社會(huì)”的微觀元素。
2013年，安倍政府推出的《日本再?gòu)?fù)興戰(zhàn)略》，把發(fā)展氫能源提升為國(guó)策，并啟動(dòng)加氫站建設(shè)的前期工作。在第4次《能源基本計(jì)劃》中，日本政府將氫能源定位為與電力和熱能并列的核心二次能源，并提出建設(shè)“氫能社會(huì)”的愿景。
2014年，在日本經(jīng)濟(jì)貿(mào)易產(chǎn)業(yè)省成立的氫能/燃料電池戰(zhàn)略協(xié)會(huì)對(duì)外公布的《氫能/燃料電池戰(zhàn)略發(fā)展路線圖》中，詳細(xì)描述了氫能源研發(fā)推廣的三大階段以及每個(gè)階段的戰(zhàn)略目標(biāo)：第一階段是從當(dāng)前到2025年，快速擴(kuò)大氫能的使用范圍；第二階段是2020年中期—2030年底，全面引入氫發(fā)電和建立大規(guī)模氫能供應(yīng)系統(tǒng)；第三階段從2040年開(kāi)始，確立零二氧化碳的供氫系統(tǒng)。
據(jù)了解，根據(jù)加注氫氣的能力計(jì)算，一天加注200公斤氫氣的加氫站，目前需要1000萬(wàn)人民幣左右的投入（不含土地成本）。目前日本計(jì)劃在2025年建成320座加氫站，對(duì)于一心想大力普及氫燃料電池汽車的日本來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因?yàn)槟壳叭毡緡?guó)內(nèi)加油站數(shù)量超過(guò)3萬(wàn)座，充電樁超過(guò)4萬(wàn)座，加氫站沒(méi)有一定的規(guī)模，根本無(wú)法取代傳統(tǒng)燃油車。
此外，鉑這一貴金屬作為燃料電池反應(yīng)堆中的催化劑，以目前的技術(shù)具有不可替代性。根據(jù)公開(kāi)資料，現(xiàn)代NEXO氫燃料電池SUV的鉑金用量是56克，技術(shù)較為先進(jìn)的本田Mirai則需要15克鉑。然而全球鉑的年產(chǎn)量?jī)H為90噸，即使把全球鉑產(chǎn)量都用來(lái)造豐田Mirai氫燃料電池車，Mirai的產(chǎn)能也不過(guò)600萬(wàn)輛。
Mirai首席工程師YoshikazuTanaka曾表示：“豐田Mirai已從限量試生產(chǎn)轉(zhuǎn)為大規(guī)模生產(chǎn)模式，并減少昂貴材料的使用量，比如氫燃料電池組當(dāng)中使用的鉑金。這不是簡(jiǎn)配，因?yàn)槲覀兊哪繕?biāo)是不變的——通過(guò)持續(xù)改進(jìn)，讓豐田氫燃料電池系統(tǒng)更緊湊、更強(qiáng)大。”
從豐田推出的Mirai2019款來(lái)看，搭載的氫燃料電池發(fā)電功率為114千瓦，體積功率密度為3.1千瓦/升，總重量56kg，容積37升。在兩個(gè)儲(chǔ)氣罐全部加滿后，擁有500km續(xù)航，最高車速可達(dá)200km/h，最吸引人的則是其3-5分鐘加氫完畢的速度，在時(shí)長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)上完勝。而Mirai在日本最終補(bǔ)貼完之后，實(shí)際售價(jià)僅為人民幣26萬(wàn)元，加氫價(jià)格僅為58.4元/公斤，已經(jīng)具備了商業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。
氫燃料電池的安全問(wèn)題同樣備受大眾關(guān)注。氫氣在氫能源汽車中均以液態(tài)形式存在，在存儲(chǔ)罐內(nèi)部會(huì)形成極高的壓力，對(duì)儲(chǔ)存裝置的材料和設(shè)計(jì)有著很高的要求。其次，氫氣是一種易燃易爆的氣體，所以存儲(chǔ)裝置還要擁有很高的安全性和防爆功能。
在儲(chǔ)能的安全性上，采用了能夠承受70兆帕壓力的儲(chǔ)氣罐，用碳纖維+凱夫拉（防彈衣面料）強(qiáng)化其抗撞擊能力，經(jīng)測(cè)試可以抵御輕型武器的子彈攻擊。此外，在儲(chǔ)氫罐探測(cè)到泄露時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)，最大程度的避免了意外事件的發(fā)生。
很難說(shuō)Mirai是目前豐田核心陣容的一部分，它更多代表的，是豐田在技術(shù)方面的未來(lái)。盡管氫燃料電池具備諸多的優(yōu)點(diǎn)，然而當(dāng)下并不具備普適性，在技術(shù)上同樣遠(yuǎn)未達(dá)到終點(diǎn)。也許“下一個(gè)百年”屬于豐田，但鋪在通向氫能時(shí)代的紅毯上，仍銘刻著“生存”。
據(jù)業(yè)界權(quán)威人士解讀，豐田開(kāi)放自身積累20多年的燃料電池專利，一方面說(shuō)明豐田在技術(shù)上也遇到了瓶頸，希望借助全世界研發(fā)的力量來(lái)共同突破，另一方面，無(wú)償放開(kāi)專利使用權(quán)意味著將在技術(shù)上掌控氫燃料電池汽車技術(shù)取向和路徑，作為引領(lǐng)者的豐田也必將是規(guī)則的主導(dǎo)者。無(wú)論誰(shuí)使用，都不可能在氫燃料電池汽車技術(shù)方面超越有20幾年積累的豐田。
在電池技術(shù)路線尚需實(shí)踐檢驗(yàn)的當(dāng)下，豐田選擇了站隊(duì)氫燃料電池，同時(shí)也給出了不容忽視的成果。其在該技術(shù)路線上的成就，如同強(qiáng)光下拉長(zhǎng)的背影，孤獨(dú)而強(qiáng)大。
為何“離經(jīng)叛道”？
在電動(dòng)路線大行其道且已經(jīng)呈現(xiàn)較為成熟的盈利模式的情況下，豐田在氫燃料電池路線的押注顯得如此偏執(zhí)，甚至有些費(fèi)力不討好的意味。為何豐田會(huì)舍近求遠(yuǎn)，走上這條看似離經(jīng)叛道的征途。
首先，日本的國(guó)情是對(duì)其行業(yè)最大的限制。眾所周知，日本是一個(gè)資源匱乏的島國(guó)，石油、天然氣大量依賴進(jìn)口，為滿足能源需求，核電一度成為日本的選擇。然而2011年的福島核電站泄漏事故使得日本政府不得不因安全因素縮減核能項(xiàng)目和發(fā)電規(guī)模，電價(jià)一度攀升。
如何為其汽車行業(yè)謀求石油、天然氣甚至電力以外的能源成為意料之中的首要考慮，顯然氫燃料電池汽車更符合日本市場(chǎng)的需求，理論上也能解決日本面臨石油和電這兩方面造成的能源危機(jī)，因此一個(gè)清潔高效、同時(shí)又能在本土制備的氫能源自然就成為了日本的第一能源目標(biāo)。
業(yè)內(nèi)人士分析，日本國(guó)土狹長(zhǎng)、人口稠密，加氫站建設(shè)具有可行性。一個(gè)加氫站覆蓋100平方公里左右的面積，就算僅僅將加氫站在日本沿海布局，也基本可以滿足日本加氫的需求。同時(shí)，由于日本人均收入高，家庭布局小型制氫站也成為一個(gè)可能性，這是“氫能社會(huì)”的微觀元素。
2013年，安倍政府推出的《日本再?gòu)?fù)興戰(zhàn)略》，把發(fā)展氫能源提升為國(guó)策，并啟動(dòng)加氫站建設(shè)的前期工作。在第4次《能源基本計(jì)劃》中，日本政府將氫能源定位為與電力和熱能并列的核心二次能源，并提出建設(shè)“氫能社會(huì)”的愿景。
2014年，在日本經(jīng)濟(jì)貿(mào)易產(chǎn)業(yè)省成立的氫能/燃料電池戰(zhàn)略協(xié)會(huì)對(duì)外公布的《氫能/燃料電池戰(zhàn)略發(fā)展路線圖》中，詳細(xì)描述了氫能源研發(fā)推廣的三大階段以及每個(gè)階段的戰(zhàn)略目標(biāo)：第一階段是從當(dāng)前到2025年，快速擴(kuò)大氫能的使用范圍；第二階段是2020年中期—2030年底，全面引入氫發(fā)電和建立大規(guī)模氫能供應(yīng)系統(tǒng)；第三階段從2040年開(kāi)始，確立零二氧化碳的供氫系統(tǒng)。
據(jù)了解，根據(jù)加注氫氣的能力計(jì)算，一天加注200公斤氫氣的加氫站，目前需要1000萬(wàn)人民幣左右的投入（不含土地成本）。目前日本計(jì)劃在2025年建成320座加氫站，對(duì)于一心想大力普及氫燃料電池汽車的日本來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因?yàn)槟壳叭毡緡?guó)內(nèi)加油站數(shù)量超過(guò)3萬(wàn)座，充電樁超過(guò)4萬(wàn)座，加氫站沒(méi)有一定的規(guī)模，根本無(wú)法取代傳統(tǒng)燃油車。
此外，鉑這一貴金屬作為燃料電池反應(yīng)堆中的催化劑，以目前的技術(shù)具有不可替代性。根據(jù)公開(kāi)資料，現(xiàn)代NEXO氫燃料電池SUV的鉑金用量是56克，技術(shù)較為先進(jìn)的本田Mirai則需要15克鉑。然而全球鉑的年產(chǎn)量?jī)H為90噸，即使把全球鉑產(chǎn)量都用來(lái)造豐田Mirai氫燃料電池車，Mirai的產(chǎn)能也不過(guò)600萬(wàn)輛。
Mirai首席工程師YoshikazuTanaka曾表示：“豐田Mirai已從限量試生產(chǎn)轉(zhuǎn)為大規(guī)模生產(chǎn)模式，并減少昂貴材料的使用量，比如氫燃料電池組當(dāng)中使用的鉑金。這不是簡(jiǎn)配，因?yàn)槲覀兊哪繕?biāo)是不變的——通過(guò)持續(xù)改進(jìn)，讓豐田氫燃料電池系統(tǒng)更緊湊、更強(qiáng)大。”
從豐田推出的Mirai2019款來(lái)看，搭載的氫燃料電池發(fā)電功率為114千瓦，體積功率密度為3.1千瓦/升，總重量56kg，容積37升。在兩個(gè)儲(chǔ)氣罐全部加滿后，擁有500km續(xù)航，最高車速可達(dá)200km/h，最吸引人的則是其3-5分鐘加氫完畢的速度，在時(shí)長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)上完勝。而Mirai在日本最終補(bǔ)貼完之后，實(shí)際售價(jià)僅為人民幣26萬(wàn)元，加氫價(jià)格僅為58.4元/公斤，已經(jīng)具備了商業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。
氫燃料電池的安全問(wèn)題同樣備受大眾關(guān)注。氫氣在氫能源汽車中均以液態(tài)形式存在，在存儲(chǔ)罐內(nèi)部會(huì)形成極高的壓力，對(duì)儲(chǔ)存裝置的材料和設(shè)計(jì)有著很高的要求。其次，氫氣是一種易燃易爆的氣體，所以存儲(chǔ)裝置還要擁有很高的安全性和防爆功能。
在儲(chǔ)能的安全性上，采用了能夠承受70兆帕壓力的儲(chǔ)氣罐，用碳纖維+凱夫拉（防彈衣面料）強(qiáng)化其抗撞擊能力，經(jīng)測(cè)試可以抵御輕型武器的子彈攻擊。此外，在儲(chǔ)氫罐探測(cè)到泄露時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)，最大程度的避免了意外事件的發(fā)生。
很難說(shuō)Mirai是目前豐田核心陣容的一部分，它更多代表的，是豐田在技術(shù)方面的未來(lái)。盡管氫燃料電池具備諸多的優(yōu)點(diǎn)，然而當(dāng)下并不具備普適性，在技術(shù)上同樣遠(yuǎn)未達(dá)到終點(diǎn)。也許“下一個(gè)百年”屬于豐田，但鋪在通向氫能時(shí)代的紅毯上，仍銘刻著“生存”。
