鉅大LARGE | 點擊量：1037次 | 2021年04月26日
什么是氫燃料動力電池？氫燃料動力電池能否顛覆鋰離子電池？
鋰離子電池生產(chǎn)技術成熟、產(chǎn)業(yè)鏈完善、可以批量化生產(chǎn)且生產(chǎn)成本低，正處于規(guī)模效應擴大階段。而氫燃料動力電池制造難度較大，關于質(zhì)子交換膜、關鍵材料催化劑、雙極板等技術要求高，這些關鍵技術重要掌握在美國、歐洲、日本手中。
從時間上來看，氫燃料動力電池只要320分鐘；而鋰離子電池充電時間相對較長，大概要30分鐘3個小時。
從續(xù)航里程來看，氫燃料動力電池輕易可達600km以上，且提升空間大。而鋰離子電池的續(xù)航里程為400km左右，續(xù)航里程易受環(huán)境溫度制約，且會出現(xiàn)鋰離子電池老化現(xiàn)象。
從質(zhì)量能量密度上來看，鋰離子電池能量密度為90到140Wh/kg，三元鋰離子電池理論能量密度是300到350Wh/kg。氫燃料動力電池作為一種發(fā)電裝置，能量密度遠高于鋰離子電池，目前能達到600Wh/kg，理論上限是1到2萬Wh/kg，提升空間巨大。
成本角度
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
目前國內(nèi)氫燃料動力電池制造產(chǎn)業(yè)鏈基本處于空白狀態(tài)，難以實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，從而新增成本；除此之外，建設一座加氫能力大于200公斤的加氫站成本在1000多萬元以上，雖然國家出臺了對符合國家技術標準且日加氫能力不少于200公斤的新建燃料動力電池車加氫站，每站獎勵400萬元的扶持政策，但高昂的建設成本還是讓人望而卻步。
此外，兩者也都存在一定的安全問題。鋰離子電池存在過充過放的問題，碰撞時電解液泄露容易起火；氫燃料動力電池儲氫罐要密封，加氫時氫氣泄露容易引起燃燒，碰撞時容易氫氣泄露。
雖然我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步晚，但我國高度重視氫燃料動力電池汽車的發(fā)展，在《我國制造2025》明確提出了燃料動力電池汽車及其關鍵部件的技術路線圖，對燃料動力電池關鍵材料的研發(fā)提出了技術目標；隨后2016年十一月二十九日，國務院印發(fā)《十三五國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出燃料動力電池汽車要產(chǎn)業(yè)化，到2020年要實現(xiàn)燃料動力電池車批量生產(chǎn)和規(guī)?；痉稇谩Ｄ壳?，國內(nèi)已形成整車、燃料動力電池電堆和系統(tǒng)的技術體系，具備小規(guī)模產(chǎn)業(yè)化條件。2018年，我國氫燃料動力電池汽車累計生產(chǎn)1619輛，加氫站已建成12座，在建20座。國家將持續(xù)加大對燃料動力電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的支持力度，開展關鍵材料催化劑、質(zhì)子交換膜、雙極板等關鍵技術的研發(fā)工作，提高電堆產(chǎn)品的性能和壽命，降低成本。
目前鋰離子電池和燃料動力電池是有望替代石油車的主流技術，兩者各有優(yōu)勢，均有巨大的進步空間。若鋰離子電池能提升其能量密度，優(yōu)化循環(huán)使用壽命，會更具競爭力；氫燃料動力電池的核心技術、車輛和加氫站建設的巨大成本、安全等問題依然是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大瓶頸。從環(huán)保性和可持續(xù)發(fā)展的角度看，氫燃料動力電池比鋰離子電池更加有發(fā)展前景，但從短時間的經(jīng)濟效益來看，發(fā)展鋰離子電池比氫燃料動力電池更具市場競爭力。
一、氫燃料動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1.基礎設施建設
工信部2016年制定的《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖》，規(guī)劃到2020年實現(xiàn)5000輛規(guī)模在特定地區(qū)公共服務用車領域的示范應用，建成100座加氫站；2025年實現(xiàn)5萬輛規(guī)模的應用，建成300座加氫站；2030年實現(xiàn)百萬輛氫燃料動力電池汽車的商業(yè)化應用，建成1000座加氫站。
在政府政策的支持下，我國氫燃料動力電池汽車將迎來快速上升時期。我國現(xiàn)已建成加氫站12座，在建20座，重要集中在京津冀地區(qū)、長三角地區(qū)、珠三角地區(qū)。
2.車企重點發(fā)展氫燃料動力電池客車及專用車
截止2018年，共計77款燃料動力電池車（篩除重復車型）入選工信部公布的13批《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》，同比新增165%。
從產(chǎn)量上看，2018年我國氫燃料動力電池汽車產(chǎn)量累計生產(chǎn)1619輛，同比上升27%。其中，2018年1-十一月產(chǎn)量新增平緩，十二月生產(chǎn)數(shù)據(jù)達到1153輛，增量明顯，十二月份生產(chǎn)的專用車多達876輛，預計這些車輛將在2019年銷售。國產(chǎn)的氫燃料動力電池重要以客車和專用車為主，其中客車710輛，專用車909輛。
據(jù)我國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2019年一月，純電動汽車配套的動力鋰電池裝機量約4.63GWh，同比上升335.05%；插電式混合動力汽車配套的動力鋰電池裝機量約0.34GWh，同比上升64.2%；燃料動力電池汽車配套的動力鋰電池裝機量約0.01GWh，同比上升9464.06%。
圖-2019年一月各動力汽車裝機量
從生產(chǎn)量和使用量上，我國氫燃料動力電池汽車都在上升，可見，我國氫燃料動力電池產(chǎn)業(yè)正在發(fā)展壯大。目前，氫燃料汽車的規(guī)模化發(fā)展雖然存在瓶頸，但國內(nèi)氫燃料動力電池公司和部分鋰電公司積極布局，重要以公司氫燃料動力電池客車和專用車為主。
二、鋰電公司提升電池能量密度并積極開發(fā)氫燃料動力電池
據(jù)我國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2018年國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)銷量分別完成了127萬輛和125.6萬輛，同比分別上升了59.9%和61.7%，其中純電動汽車產(chǎn)銷分別完成98.6萬輛和98.4萬輛，同比分別上升47.9%和50.8%。
目前，我國純電動汽車產(chǎn)業(yè)基礎好，產(chǎn)業(yè)鏈完善，已形成了結構完整的動力鋰電池產(chǎn)業(yè)體系。鋰電公司除迅速破解各大技術門檻，提升鋰離子電池能量密度外，部分公司也在積極布局氫燃料動力電池的發(fā)展規(guī)劃，試圖搶占先機。
比亞迪生產(chǎn)的純電動汽車占據(jù)國內(nèi)和國際相當大的市場分額，據(jù)比亞迪2018半年度報告顯示，公司營收541.51億元，同比上升20.23%，其中新能源汽車業(yè)務上升為整體營收做出了巨大貢獻。2018年五月比亞迪宣布與美國混合動力公司合作研發(fā)氫燃料動力電池客車，推翻了此前堅決研發(fā)鋰離子電池的決定。短短兩年時間，比亞迪就轉變發(fā)展思路，將燃料動力電池的研發(fā)提上日程，可見，大型的鋰電公司也面對發(fā)展方向的巨大選擇。
三、氫燃料動力電池能否顛覆鋰離子電池？
有關氫燃料動力電池是否能顛覆鋰離子電池的問題，小編收到了許多業(yè)內(nèi)專家、行業(yè)分析師、熱心網(wǎng)友的不同觀點，也為大家整理了車圈大佬的看法。
技術派
觀點1：氫燃料動力電池代表的不只是新能源汽車，更是有效的長時間儲能的問題，而且市場是要技術來培養(yǎng)的。目前來說，無論是鋰電還是燃電都不能完全取代燃油車的地位，但是能源形式的變化浪潮我們要與時俱進，單純的從市場或者技術本身判斷其可行性都是片面的。（行業(yè)分析師王熙大）
觀點2：個人覺得，氫燃料完全無法取代儲能電池技術。很多人在討論氫燃料動力電池技術的發(fā)展，但是卻忽略了這種技術是否為市場所接受。就像當年愛迪生堅持直流發(fā)電和傳輸，技術不會差，但是最后敗給了特斯拉的交流電技術。
觀點3：關鍵問題是還沒有獲得技術突破，催化劑成本沒下來，和鋰離子電池比較成本明顯高。日本搞了很長時間，他們進行大規(guī)模商用了？特斯拉為何搞幾千個松下18650裝車上，不用燃料動力電池？如獲得突破有大規(guī)模商用推廣可能性，這些器件或者配套設備都不是問題。
觀點4：從技術角度來說，三元、固態(tài)，理論上能量密度和可持續(xù)性比較低，未來發(fā)展燃料動力電池的能量密度是可以跟傳統(tǒng)燃油車相比的，但由于燃料動力電池發(fā)展投資高，產(chǎn)業(yè)鏈也很長，所以必須從國家頂層設計、能源角度、戰(zhàn)略角度和安全角度考慮。
觀點5：氫燃料動力電池重要的成分是氫，在使用壽命結束后，并不會對環(huán)境造成污染。鋰離子電池因含有重金屬鎳、鈷、砷等有毒污染物，所以必須要進行回收處理。此外，氫燃料動力電池在衰減、能效轉化、易維修程度等多方面有著顯著優(yōu)勢。
安全派
觀點1：自從總理從日本回來，感覺風向就變了，想想未來馬路上跑的都是無污染的清潔汽車，確實有點期待和興奮。只是安全問題還是不容小覷啊！
觀點2：燃料動力電池由于原料氫氣易燃易爆，市場普遍擔心其安全性問題。但業(yè)內(nèi)專家表示，從氫氣的特性、儲運過程、燃料動力電池車輛的安全設計、事故和極端情況下的車輛安全、加氫設施的安全規(guī)范5個角度全面分析了氫氣的使用安全問題，結論是：氫氣安全性并不差，足以媲美傳統(tǒng)燃料和鋰電。而且現(xiàn)在車用儲氫裝置都采用碳纖維材料，在80km/h速度多角度碰撞測試中都可以做到毫發(fā)無損。
觀點3：加氫站大規(guī)模儲存的不是氫，是甲醇，安全性并沒大問題。
支持派
觀點1：從國家的扶持力度就可以看出未來的發(fā)展趨勢，氫燃料動力電池從耐用性和環(huán)保方面必將取代鋰離子電池，在未來的幾年內(nèi)必然是電動汽車市場蓬勃發(fā)展的時期。
觀點2：氫燃料作為一種零排放、無污染的新能源，是國家實現(xiàn)節(jié)能減排和促進汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然選擇。建議由國家層面統(tǒng)籌規(guī)劃，將氫能從國家發(fā)展重點方向升級為國家發(fā)展戰(zhàn)略的層面，做好頂層設計，促進氫能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。（全國人大代表、奇瑞汽車股份有限公司董事長尹同躍）
觀點3：我國急需加強氫能源基礎設施尤其是加氫站的建設發(fā)展，理順整個氫燃料動力電池汽車產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，以此推動我國氫燃料動力電池汽車產(chǎn)業(yè)健康、快速發(fā)展。（全國人大代表、長城汽車副董事長、總裁王鳳英）
分析派
觀點1：燃料動力電池汽車的優(yōu)勢顯而易見，但高壓儲氫是其推廣的瓶頸，不宜盲從，需合理布局。燃料動力電池汽車只是氫能產(chǎn)業(yè)的一部分，還有很多其他事情可以做，要做。（海外華人科技組織聯(lián)合會專家顧問委員會材料科學委員會專家李海文）
觀點2：氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是一個系統(tǒng)工程，單純靠市場和公司無法完成，要充分發(fā)揮體制優(yōu)勢，因此國家頂層設計尤為重要。可參考國際有效的氫能項目管理機制，從材料到運輸、加氫到運行的全生命周期，進行清晰、規(guī)范、系統(tǒng)化的頂層設計。
觀點3：燃料動力電池從根本上來說其實并不適合用于汽車，這里有各方面的原因，比如說氫氣罐的存放、加速性能等。更適合儲能，特別是國內(nèi)棄風棄光以后的負電價。（海外華人科技組織聯(lián)合會專家顧問委員會材料科學委員會專家施遠）
觀點4：氫能產(chǎn)業(yè)未來要重點解決以下問題：一是產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化進度較慢，一些關鍵技術與國外還存在差距，產(chǎn)業(yè)鏈較為薄弱、工程化的能力還須提升；二是在基礎設施方面，制氫、供氫、加氫的系統(tǒng)先進性有待提升，制氫成本亟待降低；三是要加強公司主體用途、提升技術標準和檢測體系，同時加強國際合面。
觀點5：氫燃料動力電池的未來也與基礎設施建設息息相關，不能只看一端。國家政策傾斜是好事，說明有引導。但未來能否發(fā)展其重點依然是產(chǎn)業(yè)上的發(fā)展方向。沒有配套建設，沒有產(chǎn)業(yè)發(fā)展，一切都是空話。（行業(yè)分析師何歡）
觀點6：目前氫燃料在車用產(chǎn)品上，市場尚未形成規(guī)模，重要依賴國家補貼的推動。對我國而言，氫能的重要來源應是可再生能源，同時可再生能源也要氫能進行儲能，二者相互要，只有這樣，氫能才真正具有戰(zhàn)略意義。最終的集中儲能應是氫能，氫氣也可直接進入輸送管道，這是集中式、大規(guī)模、長時間可再生能源儲存的最佳方式。
總結
我國在氫燃料動力電池的發(fā)展上有一定的優(yōu)勢：（1）我們有豐富廉價的氫能資源，非常適合于引領全球。（2）國家政策傾斜，補貼力度很大。
但也有一定的不足：（1）產(chǎn)業(yè)鏈不完整、不配套。我國的氫能是從小公司開始的，幾乎全是創(chuàng)業(yè)公司，從技術部門發(fā)動的?，F(xiàn)在大公司進來時間還很短，不同于日韓的大公司起步，所以我們產(chǎn)業(yè)鏈不完整、不配套，成本降不下來，一個進口的空壓機幾乎相當于先進技術國整個動力系統(tǒng)的成本。（2）關鍵零部件和產(chǎn)品的差距大，動力系統(tǒng)的膜電極、空壓機、氫泵以及儲氫瓶、加氫槍和軟管等加氫站的關鍵部件都是進口，對高壓氫用材料也沒有進行深入研究，安全性隱患巨大。
氫燃料動力電池要想成為真正的顛覆性技術，還要降低成本、提升性能，亟待發(fā)展的不僅僅是氫燃料動力電池本身，還要整個動力系統(tǒng)包括相關零部件的協(xié)同合作，這是一條漫漫長路，要我們不斷努力去攻堅。
