是什么導(dǎo)致氫燃料電池制造和維修保養(yǎng)成本如此之高?
燃料電池就像高高屹立在青藏高原上的珠穆朗瑪峰,無(wú)論從哪個(gè)角度看,風(fēng)景都很美,但離我們很遙遠(yuǎn)。
迄今為止,珠穆朗瑪峰僅有為數(shù)不多的職業(yè)登山家成功登頂,大多數(shù)人無(wú)法攀登,這與氫燃料電池汽車很相似。目前,各國(guó)僅推出少量車型用于研究、驗(yàn)證或者局部使用,廣大消費(fèi)者還不能方便地享用。
應(yīng)用前景很誘人
科學(xué)家很早就發(fā)現(xiàn)了燃料電池的技術(shù)原理,當(dāng)時(shí),這一發(fā)現(xiàn)囿于諸多限制因素沒(méi)有引起大家的足夠重視。近年來(lái),隨著空氣污染加劇、石油資源日益減少,燃料電池汽車引起了廣泛關(guān)注。
燃料電池根據(jù)電解質(zhì)不同,可分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸型燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)和直接甲醇燃料電池(DMFC)等幾種。車用燃料電池大多采用質(zhì)子交換膜燃料電池。
燃料電池優(yōu)勢(shì)非常突出。同濟(jì)大學(xué)張智明博士說(shuō):“目前為止,還沒(méi)有哪一項(xiàng)能源生成技術(shù)像燃料電池那樣將諸多優(yōu)點(diǎn)集于一身。”
燃料電池具有較高的能效。燃料電池將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能,不會(huì)因?yàn)槿紵饔卯a(chǎn)生大量廢氣與廢熱,能量轉(zhuǎn)換率約為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的3倍以上。目前,直接使用氫氣的系統(tǒng)效率超過(guò)50%,如果將燃料電池排放的廢熱加以回收利用,能量利用率超過(guò)85%。而傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的熱效率大約為20%~30%。
燃料電池具有環(huán)境親和性。部分燃料電池會(huì)排放二氧化碳,但遠(yuǎn)低于燃燒汽油的排放量(約為其1/6)。氫燃料電池尾氣排放只有水,真正做到了無(wú)污染,無(wú)溫室氣體排放。
燃料電池還有無(wú)火花、低噪聲、無(wú)廢棄物處理問(wèn)題、高機(jī)動(dòng)性等特點(diǎn)。目前,燃料電池的能量密度已從早期50~80Wh/kg提高到3000Wh/kg,比鋰離子電池高出許多倍。
燃料電池汽車的續(xù)駛里程不低于傳統(tǒng)燃油汽車。國(guó)外相關(guān)機(jī)構(gòu)研究表明,一加侖汽油與一公斤氫氣行駛里程相當(dāng)。
燃料電池的氫來(lái)源廣泛,成本也較低,據(jù)介紹,天然氣、甲醇制解、水電解等都可以制造氫氣,許多化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量氫氣,完全可以回收利用。華南理工大學(xué)教授廖世軍說(shuō):“用天然氣制氫,大約每立方米花費(fèi)3元,電解水制氫,每立方米大約需要4度電。”
推廣難題多
燃料電池優(yōu)點(diǎn)突出,缺點(diǎn)也很明顯,推廣使用還有很多難題需要解決。
燃料電池的成本非常高。廖世軍告訴記者,質(zhì)子交換膜和鉑催化劑均為昂貴材料,導(dǎo)致每輛車成本大約為150萬(wàn)~200萬(wàn)元人民幣。同濟(jì)大學(xué)張智明博士向記者提供了幾個(gè)數(shù)字,質(zhì)子交換隔膜的價(jià)格大約為每平方米300美元,約占成本的35%,PEMFC中每平方厘米鉑催化劑含量約為0.5毫克,約占成本40%。
氫燃料電池的安全成本比較高。目前,加氫站普遍采用低壓取氫、高壓注入方法。壓力為35MPa或者70MPa,這對(duì)儲(chǔ)氫罐提出了很高的安全要求。一位國(guó)外燃料電池專家告訴記者,有些跨國(guó)汽車企業(yè)采用鋁合金和碳纖維制造儲(chǔ)氫罐,比一般氫氣瓶成本高很多。加氫站安全要求很高,加氫站的建設(shè)成本也非常高。氫氣運(yùn)輸也是人們不得不考慮的因素。
燃料電池汽車原理很簡(jiǎn)單,但幾位專家都告訴記者,真正投入到實(shí)際運(yùn)用中,燃料電池汽車的系統(tǒng)非常復(fù)雜,這導(dǎo)致其制造和維修保養(yǎng)成本比較高。
燃料電池存在壽命問(wèn)題。幾位專家均告訴記者,如果氫氣純度不高,鉑催化劑會(huì)中毒。為了保證使用壽命,氫燃料電池均使用高純度氫氣,據(jù)介紹,氫氣純度一般要求達(dá)到99.99%,有些要求達(dá)到99.9999%。一般工業(yè)制氫純度為99%,每提高一個(gè)數(shù)量級(jí),成本增加很多。另外,燃料電池汽車頻繁起停也會(huì)大大縮短壽命。
各國(guó)努力研發(fā)新技術(shù)
最新數(shù)據(jù)顯示,未來(lái)10年內(nèi),全球燃料汽車市場(chǎng)份額將高達(dá)1800億元,各國(guó)加緊研發(fā)新技術(shù),新材料,搶占未來(lái)汽車市場(chǎng)的主導(dǎo)權(quán)。
各國(guó)在燃料電池上的研發(fā)主要集中于降低鉑催化劑用量;增強(qiáng)催化劑穩(wěn)定性;開(kāi)發(fā)更便宜的質(zhì)子交換膜;提高膜電極性能;優(yōu)化燃料電池系統(tǒng);燃料電池水管理和熱管理;提高燃料電池系統(tǒng)的效率和壽命等。
張智明說(shuō):“國(guó)外有些燃料電池鉑含量降低為0.18g/cm2,成本大大降低。”
清華大學(xué)教授李建秋說(shuō):“2011年,燃料電池成本達(dá)到49美元/Kw,預(yù)計(jì)2017年將達(dá)到30美元/Kw。”
廖世軍說(shuō):“燃料電池壽命目標(biāo)是1萬(wàn)小時(shí),現(xiàn)在有些國(guó)家已經(jīng)超過(guò)。”
從基本面看,整個(gè)鋰電池板塊市盈率已高達(dá)95倍,進(jìn)一步確認(rèn)其高估值的狀態(tài)。顯然,一旦大多數(shù)投資者意識(shí)到這一正反饋過(guò)程(惡性循環(huán))無(wú)法持續(xù)時(shí)則將同時(shí)涌現(xiàn)大量的賣盤,市場(chǎng)將可能表現(xiàn)出極不穩(wěn)定的狀態(tài),如同“走鋼絲”一般,一絲的擾動(dòng)影響都將造成股票價(jià)格的紊亂失序甚至崩盤式下跌。
由此,我們認(rèn)為特斯拉股價(jià)與滬深兩市的特斯拉概念股票均表現(xiàn)出了強(qiáng)的泡沫特征,其短期趨勢(shì)很大程度上取決于人們對(duì)電動(dòng)汽車未來(lái)預(yù)期的動(dòng)物精神。特斯拉旋風(fēng)所帶來(lái)的不過(guò)是人們對(duì)于電動(dòng)汽車美好未來(lái)的憧憬,而市場(chǎng)對(duì)特斯拉概念的躁動(dòng)正是資本對(duì)電動(dòng)汽車技術(shù)最好的普及與宣傳,為其未來(lái)的技術(shù)發(fā)展與突破蘊(yùn)育、積聚更多的資源。
如今的特斯拉股票存在嚴(yán)重的泡沫。而受特斯拉的影響,我國(guó)鋰電池概念股一直都很堅(jiān)挺也存在泡沫風(fēng)險(xiǎn)。
德意志銀行給予特斯拉汽車開(kāi)出的目標(biāo)價(jià)僅有35 美元,理由是:“特斯拉雖然該季度訂單流量表現(xiàn)強(qiáng)勁,但是要實(shí)現(xiàn)持續(xù)盈利依然遙遠(yuǎn),當(dāng)前股價(jià)飆漲很大一部分原因并非由公司基本面推動(dòng),而是由于股票市場(chǎng)的技術(shù)原因?qū)е?,如賣空股份過(guò)高+借貸流動(dòng)性有限+借貸成本等增加導(dǎo)致。”
而在我國(guó),鋰電池股票更是不斷上升。從基本面看,整個(gè)鋰電池板塊市盈率已高達(dá)95倍。這就意味有無(wú)數(shù)的不可控的風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)始來(lái)臨。
不過(guò)從未來(lái)趨勢(shì)來(lái)看,特斯拉發(fā)展還將會(huì)高歌猛進(jìn),它的股票價(jià)格也會(huì)維持在100美元以上。而我國(guó)受到新能源經(jīng)濟(jì)政策的影響,鋰電池整體市場(chǎng)趨旺,鋰電池企業(yè)也會(huì)步入盈利高峰。
近年來(lái),隨著空氣污染加劇、石油資源日益減少,燃料電池汽車引起了廣泛重視。其所用到的昂貴的鉑金屬使之成本驚人,從而大大限制了其發(fā)展,目前,各國(guó)均在研究如何降低成本,其中非鉑催化劑研究是關(guān)鍵。
燃料電池優(yōu)點(diǎn)很多,缺點(diǎn)也很明顯,專家認(rèn)為,燃料電池存在5個(gè)問(wèn)題阻礙了推廣應(yīng)用,成本太高、系統(tǒng)太復(fù)雜、儲(chǔ)氫成本高、氫加氣站建設(shè)難度大以及燃料電池壽命短。就目前情況看,如果不能研發(fā)出非鉑催化劑,全世界的鉑供給汽車產(chǎn)業(yè)都不夠使用。
各國(guó)在燃料電池上的研發(fā)主要集中于降低鉑催化劑用量;增強(qiáng)催化劑穩(wěn)定性;開(kāi)發(fā)更便宜的質(zhì)子交換膜;提高膜電極性能;優(yōu)化燃料電池系統(tǒng);燃料電池水管理和熱管理;提高燃料電池系統(tǒng)的效率和壽命等。













