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续航不愁安全性高,政府力推的氢能源汽车能否”备胎转正“?

2019-12-27 09:21
镁客maker网
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氢能源汽车的续航里程往往在600km到800km之间,且加氢与加油类似,只需3分钟就能“满血”出发。

氢能源汽车的“起飞”时刻到了。

近日工信部就《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》(征求意见稿)公开征求意见。征求意见稿中明确,未来将会形成以纯电动汽车、插电式混合动力(含增程式)汽车、燃料电池汽车为主导的研发布局。氢能源汽车作为燃料电池汽车中的主力代表,在其中占据了重要地位。

征求意见稿中提到,将重点提高氢燃料制储运经济性,推进加氢基础设施建设,支持利用现有场地和设施,开展油、气、氢、电综合供给服务,支持有条件地区开展燃料电池汽车商业化示范运行。

政策的推动之下,原本在安全性、续航里程方面相较于纯电动汽车具有明显优势的氢能源汽车,这次能从“备胎”转正吗?

       从宇宙飞船应用的一项技术走向汽车

早在上世纪70年代,美国就成功将燃料电池应用于阿波罗号宇宙飞船上,成为了第一个实现氢能源技术应用的国家,但由于成本问题,氢能源技术并没有持续发展下去。直到2014年日本在燃料电池技术上取得了突破,以及石油、煤炭资源的紧缺,不少国家才对氢能源再次重视起来。

行业内,通用汽车在1966年就开始研发氢燃料电池,本田在1992年开始,随后丰田也跟进了氢能源汽车的研发。2014年本田推出了氢能源试验车,该车在极寒的加拿大北部和北海道北部地区,温度高的非洲等地进行了耐寒、耐高温以及耐冲撞的实验。2016年丰田推出了第一代氢能源汽车“MIRAI”,让业内看到氢能源汽车成功的可能。

众所周知,以锂电池为动力的纯电动汽车在续航里程、安全性等方面都有着一定的缺陷,随着今年上半年频发的电动汽车自燃事件,电动汽车的销量出现了急剧下滑。而氢能源汽车无论是在安全性、环保以及续航里程等层面,相较于传统燃油车和电动汽车都具有明显优势。

以续航里程为例,目前尽管电动汽车厂商在续航里程层面下足了功夫,但整体来看,大多数电动汽车实际的工况续航在400km-600km之间,虽然足够日常出现使用,但对于用户而言仍会有电量焦虑,同时充电环节并不完全方便,可能需要排队、或者等待30分钟到1小时才能继续上路。而氢能源汽车的续航里程往往在600km到800km之间,且加氢与加油类似,只需3分钟就能“满血”出发。

安全层面,相较于锂电池“易燃、易爆炸”的风险,氢气爆炸对浓度要求极高,所以在爆炸之前已经开始燃烧,很难爆炸。

环保层面,氢能源汽车所采用的氢燃料电池在进行能力转化时,只产生水和热,所以汽车排出的不是尾气而是清水,真正意义上实现了零排放。因此氢能源汽车成为了日本力推的行业之一。

       政策支持下快速发展的氢能源汽车

2014年日本经济产业省发布了《氢能与燃料电池路线图》,在研发、示范和车辆补贴等方面给予大力支持。以“MIRAI”车型为例,该车售价约为46万元,而日本政府补贴16万元。近年来随着氢能源汽车的进一步发展,日本政府又在今年4月发布了《第五次能源基本计划》,宣布计划到2025年氢能源汽车的数量达到20万辆,2030年氢能源汽车的数量达到80万辆。

欧盟在2016年跟进,发布了《可再生能源指令》,重点支持氢气制备、运输、储能等;美国公布《国家替代燃料与充电网络》规划,宣布全境35个州将形成以55座加氢站为基础节点的氢能网络。

去年中国四部委联合发布《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》中明确提出,燃料电池乘用车按搭载电池额定功率进行补贴,补贴标准为6000元/kW,上限为20万/辆。

目前国内也涌出了数家专注于氢能汽车生产制造的企业,比如格罗夫、汉腾汽车、爱驰汽车、众泰、上汽等;专注于氢燃料电池动力系统、核心零部件的生产制造的嘉兴德燃动力、福建雪人股份等公司。

此外广西申龙汽车也获得了燃料电池商用车、客车生产资质;广汽集团也宣布将在今年年底引入丰田最先进的氢能源汽车进行示范运营,且将与丰田在氢能源方面展开全面合作,或许这是广汽集团在氢能源汽车领域的布局先兆。

加上此前工信部发布的《新能源汽车产业发展规划2021-2035年)》(征求意见稿)中对氢能源的重视与支持,相信在未来会有更多的企业投身于氢能源产业当中来。而从氢能源汽车生产制造以及整个上下游产业链资源层面来看,要想从“备胎转正”,还需要克服不少困难。

氢能源汽车在等一个“特斯拉”

前面提到氢能源汽车在安全性、环保以及续航里程方面的优势,相应的与纯电动汽车相比,氢能源汽车发展在制氢技术、成本、氢气的储存、运输、加氢站的建设等方面具备一些劣势,这也是氢能源汽车发展远远难以企及电动汽车的本质原因。

从氢气的制备来看,上游氢气制备有几种方法:工业尾气、电解水、化工原料、石化资源和新型制氢方法。其中工业副产制氢,则包括焦炉气、液氨、氯碱的工业制氢;化学燃料制氢主要指煤气化或者天然气制氢,这种方法成本较低,但碳排放仍是问题;化工原料制氢往往是通过甲醇裂解、乙烷裂解制氢;最常见的是电解水制氢,但成本较高,无法大规模应用,不过利用可再生能源发电,然后制氢,这一方法在成本层面有极大的降低空间。

具体到氢能源汽车整车厂,据悉丰田公司采用的方法是可再生能源制氢,其位于日本横滨海湾的制氢供氢网点就是利用风能转换的电能,然后通过电解水的方式形成氢气予以储备。此外丰田还在探索将牛粪等生物肥料转化为清洁能源制氢,其在加州建造了首个兆瓦级制氢站,就是利用这种方式。据媒体报道该制氢站上线后,每天可以生产1.2吨重氢燃料以及2.35兆瓦的电力。

国内的爱驰电池透露他们采用甲醇制氢技术,以甲醇生成的富氢重整气作为燃料的燃料电池系统,有甲醇重整系统与质子交换膜燃料电池电堆组成。甲醇经过转化生成氢气,氢气再进入质子交换膜燃料电池电堆发电。

但无论是利用可再生能源发电制氢,亦或者甲醇制氢等方式,能量转化效率仍需要不断提升。此外,哪怕用低成本的方式将氢气制造出来,如何储存和运输也是一道亟待攻克的难题。

氢气具有可燃性,且密度小、相对分子小,这使得氢气的体积很大,在运输时比较不便,运输量也就较少,又有一定的危险性。目前氢气的储存有三种方法,气态、液态和固态,液态储氢的效率最高,但成本也极高,往往用于航空寒天,汽车上常用的是高压气态储氢,但气态运输环节成本低、效率也低。

据悉由于法规要求,我国当前无法实现70MPa的高压运输和储存,因此氢气运输效率不高,这也是阻碍氢气运输的一大原因。

此外和纯电动汽车行业类似,仅有制氢企业、氢能源汽车整车厂是远远不够的,加氢站的基础建设如果跟不上,那么即便氢能源汽车可以实现量产也难以真正上路。据了解,截至目前我国累计建设的加氢站只有49座,且其中2座已经被拆除,真正投入运营的仅有41座。

业内人士反映单独建设加氢站的成本很高,投资至少在1000万以上,并且消费者应用频率也不高。好在今年以来,国内各地政府相应政策号召推出了针对新建加氢站的补贴政策,以武汉市为例,其规定对新建日加氢能力500公斤以下的固定式加氢站,一次性给予100万元建设补贴;新建日加氢能力500公斤(含)以上的固定式加氢站,一次性给予300万元建设补贴;新建日加氢能力200公斤(含)以上的撬装式加氢站,一次性给予50万元建设补贴等。

而且在工信部日前的征求意见稿中,强调了针对氢气的制备、运输以及加氢站基础设施建设的支持,由此可见,未来国内在制氢、储存、运输、加氢站的建设等方面都将得到进一步发展。但整体来看,氢能源汽车产业要想在各个环节快步赶上纯电动汽车的发展,道阻且长。

此外更重要的是,要想真正推动整个行业的发展、实现商业化,那么成功案例必不可少。如今电动汽车行业已经等到了自己的“特斯拉”,氢能源汽车行业同样只有出现属于它们的"特斯拉”才能迎来高速发展。

作者:温暖

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