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續航不愁、安全性高,政府力推的氫能源汽車能否”備胎轉正“?

2019-12-27 09:09
鎂客maker網
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氫能源汽車的續航里程往往在600km到800km之間,且加氫與加油類似,只需3分鐘就能“滿血”出發。

氫能源汽車的“起飛”時刻到了。

近日工信部就《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035)》(征求意見稿)公開征求意見。征求意見稿中明確,未來將會形成以純電動汽車、插電式混合動力(含增程式)汽車、燃料電池汽車為主導的研發布局。氫能源汽車作為燃料電池汽車中的主力代表,在其中占據了重要地位。

征求意見稿中提到,將重點提高氫燃料制儲運經濟性,推進加氫基礎設施建設,支持利用現有場地和設施,開展油、氣、氫、電綜合供給服務,支持有條件地區開展燃料電池汽車商業化示范運行。

政策的推動之下,原本在安全性、續航里程方面相較于純電動汽車具有明顯優勢的氫能源汽車,這次能從“備胎”轉正嗎?

       從宇宙飛船應用的一項技術走向汽車

早在上世紀70年代,美國就成功將燃料電池應用于阿波羅號宇宙飛船上,成為了第一個實現氫能源技術應用的國家,但由于成本問題,氫能源技術并沒有持續發展下去。直到2014年日本在燃料電池技術上取得了突破,以及石油、煤炭資源的緊缺,不少國家才對氫能源再次重視起來。

行業內,通用汽車在1966年就開始研發氫燃料電池,本田在1992年開始,隨后豐田也跟進了氫能源汽車的研發。2014年本田推出了氫能源試驗車,該車在極寒的加拿大北部和北海道北部地區,溫度高的非洲等地進行了耐寒、耐高溫以及耐沖撞的實驗。2016年豐田推出了第一代氫能源汽車“MIRAI”,讓業內看到氫能源汽車成功的可能。

眾所周知,以鋰電池為動力的純電動汽車在續航里程、安全性等方面都有著一定的缺陷,隨著今年上半年頻發的電動汽車自燃事件,電動汽車的銷量出現了急劇下滑。而氫能源汽車無論是在安全性、環保以及續航里程等層面,相較于傳統燃油車和電動汽車都具有明顯優勢。

以續航里程為例,目前盡管電動汽車廠商在續航里程層面下足了功夫,但整體來看,大多數電動汽車實際的工況續航在400km-600km之間,雖然足夠日常出現使用,但對于用戶而言仍會有電量焦慮,同時充電環節并不完全方便,可能需要排隊、或者等待30分鐘到1小時才能繼續上路。而氫能源汽車的續航里程往往在600km到800km之間,且加氫與加油類似,只需3分鐘就能“滿血”出發。

安全層面,相較于鋰電池“易燃、易爆炸”的風險,氫氣爆炸對濃度要求極高,所以在爆炸之前已經開始燃燒,很難爆炸。

環保層面,氫能源汽車所采用的氫燃料電池在進行能力轉化時,只產生水和熱,所以汽車排出的不是尾氣而是清水,真正意義上實現了零排放。因此氫能源汽車成為了日本力推的行業之一。

       政策支持下快速發展的氫能源汽車

2014年日本經濟產業省發布了《氫能與燃料電池路線圖》,在研發、示范和車輛補貼等方面給予大力支持。以“MIRAI”車型為例,該車售價約為46萬元,而日本政府補貼16萬元。近年來隨著氫能源汽車的進一步發展,日本政府又在今年4月發布了《第五次能源基本計劃》,宣布計劃到2025年氫能源汽車的數量達到20萬輛,2030年氫能源汽車的數量達到80萬輛。

歐盟在2016年跟進,發布了《可再生能源指令》,重點支持氫氣制備、運輸、儲能等;美國公布《國家替代燃料與充電網絡》規劃,宣布全境35個州將形成以55座加氫站為基礎節點的氫能網絡。

去年中國四部委聯合發布《關于調整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》中明確提出,燃料電池乘用車按搭載電池額定功率進行補貼,補貼標準為6000元/kW,上限為20萬/輛。

目前國內也涌出了數家專注于氫能汽車生產制造的企業,比如格羅夫、漢騰汽車、愛馳汽車、眾泰、上汽等;專注于氫燃料電池動力系統、核心零部件的生產制造的嘉興德燃動力、福建雪人股份等公司。

此外廣西申龍汽車也獲得了燃料電池商用車、客車生產資質;廣汽集團也宣布將在今年年底引入豐田最先進的氫能源汽車進行示范運營,且將與豐田在氫能源方面展開全面合作,或許這是廣汽集團在氫能源汽車領域的布局先兆。

加上此前工信部發布的《新能源汽車產業發展規劃2021-2035年)》(征求意見稿)中對氫能源的重視與支持,相信在未來會有更多的企業投身于氫能源產業當中來。而從氫能源汽車生產制造以及整個上下游產業鏈資源層面來看,要想從“備胎轉正”,還需要克服不少困難。

氫能源汽車在等一個“特斯拉”

前面提到氫能源汽車在安全性、環保以及續航里程方面的優勢,相應的與純電動汽車相比,氫能源汽車發展在制氫技術、成本、氫氣的儲存、運輸、加氫站的建設等方面具備一些劣勢,這也是氫能源汽車發展遠遠難以企及電動汽車的本質原因。

從氫氣的制備來看,上游氫氣制備有幾種方法:工業尾氣、電解水、化工原料、石化資源和新型制氫方法。其中工業副產制氫,則包括焦爐氣、液氨、氯堿的工業制氫;化學燃料制氫主要指煤氣化或者天然氣制氫,這種方法成本較低,但碳排放仍是問題;化工原料制氫往往是通過甲醇裂解、乙烷裂解制氫;最常見的是電解水制氫,但成本較高,無法大規模應用,不過利用可再生能源發電,然后制氫,這一方法在成本層面有極大的降低空間。

具體到氫能源汽車整車廠,據悉豐田公司采用的方法是可再生能源制氫,其位于日本橫濱海灣的制氫供氫網點就是利用風能轉換的電能,然后通過電解水的方式形成氫氣予以儲備。此外豐田還在探索將牛糞等生物肥料轉化為清潔能源制氫,其在加州建造了首個兆瓦級制氫站,就是利用這種方式。據媒體報道該制氫站上線后,每天可以生產1.2噸重氫燃料以及2.35兆瓦的電力。

國內的愛馳電池透露他們采用甲醇制氫技術,以甲醇生成的富氫重整氣作為燃料的燃料電池系統,有甲醇重整系統與質子交換膜燃料電池電堆組成。甲醇經過轉化生成氫氣,氫氣再進入質子交換膜燃料電池電堆發電。

但無論是利用可再生能源發電制氫,亦或者甲醇制氫等方式,能量轉化效率仍需要不斷提升。此外,哪怕用低成本的方式將氫氣制造出來,如何儲存和運輸也是一道亟待攻克的難題。

氫氣具有可燃性,且密度小、相對分子小,這使得氫氣的體積很大,在運輸時比較不便,運輸量也就較少,又有一定的危險性。目前氫氣的儲存有三種方法,氣態、液態和固態,液態儲氫的效率最高,但成本也極高,往往用于航空寒天,汽車上常用的是高壓氣態儲氫,但氣態運輸環節成本低、效率也低。

據悉由于法規要求,我國當前無法實現70MPa的高壓運輸和儲存,因此氫氣運輸效率不高,這也是阻礙氫氣運輸的一大原因。

此外和純電動汽車行業類似,僅有制氫企業、氫能源汽車整車廠是遠遠不夠的,加氫站的基礎建設如果跟不上,那么即便氫能源汽車可以實現量產也難以真正上路。據了解,截至目前我國累計建設的加氫站只有49座,且其中2座已經被拆除,真正投入運營的僅有41座。

業內人士反映單獨建設加氫站的成本很高,投資至少在1000萬以上,并且消費者應用頻率也不高。好在今年以來,國內各地政府相應政策號召推出了針對新建加氫站的補貼政策,以武漢市為例,其規定對新建日加氫能力500公斤以下的固定式加氫站,一次性給予100萬元建設補貼;新建日加氫能力500公斤(含)以上的固定式加氫站,一次性給予300萬元建設補貼;新建日加氫能力200公斤(含)以上的撬裝式加氫站,一次性給予50萬元建設補貼等。

而且在工信部日前的征求意見稿中,強調了針對氫氣的制備、運輸以及加氫站基礎設施建設的支持,由此可見,未來國內在制氫、儲存、運輸、加氫站的建設等方面都將得到進一步發展。但整體來看,氫能源汽車產業要想在各個環節快步趕上純電動汽車的發展,道阻且長。

此外更重要的是,要想真正推動整個行業的發展、實現商業化,那么成功案例必不可少。如今電動汽車行業已經等到了自己的“特斯拉”,氫能源汽車行業同樣只有出現屬于它們的"特斯拉”才能迎來高速發展。

作者:溫暖

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯系舉報。

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