鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：461次 | 2022年11月29日
氫燃料動(dòng)力電池的困境和希望
2018年，是燃油車最憂傷的一年。
為了實(shí)現(xiàn)建設(shè)國際旅游島的目標(biāo)，海南省宣布將在2030年禁止銷售和使用燃油車。緊接著，廣東省廣州市、深圳市等全國各大城市相繼出臺(tái)針對(duì)燃油車的限制措施。隨后，長安、北汽、一汽等國內(nèi)車企也主動(dòng)提出將在2025年停售燃油汽車。甚至連京東、中國郵政等企業(yè)也開始放棄燃油物流車輛，轉(zhuǎn)投新能源汽車陣營。
與此同時(shí)，不少石油公司也在緊跟形勢(shì)。日前，殼牌石油公司和氫能技術(shù)與能源公司HTEC在加拿大溫哥華推出了首個(gè)氫燃料電池汽車零售加氫站。2023年之前，殼牌計(jì)劃建立400多座加氫站。而此前，包括英國、美國加州地區(qū)及德國等地均已推出類似站點(diǎn)。
國內(nèi)的加氫站建設(shè)情況如何？國內(nèi)石油企業(yè)又將如何面對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì)？
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“截至2018年2月，國內(nèi)已建成并正在運(yùn)營的加氫站僅有12座，分別位于北京、上海、江蘇、大連、安徽、河南、廣東、成都等地，另有在建的加氫站19座?！鄙虾淠芾霉こ碳夹g(shù)研究中心副主任吳浩洪告訴本刊記者。
由此可見，我國的加氫站建設(shè)剛剛起步。那么，在國外試點(diǎn)成功的案例能否在國內(nèi)推廣？氫能源到底有多大的應(yīng)用前景呢？這些問題讓廣東中油燃?xì)庥邢薰镜目偨?jīng)理齊勇很困惑。他告訴本刊記者，他的公司想為當(dāng)?shù)氐臍淠茉窗l(fā)展做點(diǎn)貢獻(xiàn)?？墒亲鳛橐患颐駹I企業(yè)而言，前期巨大的投入和難以預(yù)計(jì)的收益，令他望而卻步。？
存在同樣困惑的還有廣州久昊能源有限公司的安全生產(chǎn)總監(jiān)陳業(yè)祥。他希望在政府主導(dǎo)下，促使氫能產(chǎn)業(yè)得到良性發(fā)展，并愿意為此出份力。類似的企業(yè)在廣東和全國還有很多。他們共同的愿望是，可以從政府層面對(duì)氫能源發(fā)展給予更多的支持，同時(shí)從行業(yè)角度來講希望相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以更加完善，讓他們心里有底。
吳浩洪也提到，目前加氫站建設(shè)確實(shí)存在投入高、收益慢和技術(shù)瓶頸的問題。這些都成為企業(yè)不敢投資的一個(gè)主要原因。
而且對(duì)于加氫站的行業(yè)歸類問題，國家和地方目前沒有明確?！斑@與建設(shè)報(bào)批加油或者加氣站完全不同，讓企業(yè)感覺難辦。”他強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)下國內(nèi)的加氫站數(shù)量較少，在一定程度上成為氫燃料電池汽車發(fā)展的最大障礙。
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應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
先有雞還是先有蛋？
究竟應(yīng)該是氫燃料電池汽車發(fā)展在前，還是加氫站建設(shè)在先呢？清華大學(xué)汽車研究所所長陳全世給出的答案是：“沒有大量的氫燃料電池汽車上路行駛的話，加氫站的建設(shè)完全沒有意義?！?/p>
采訪中，中國可再生能源學(xué)會(huì)氫能專委會(huì)秘書長王富茂也談到了氫燃料電池汽車的發(fā)展問題。他告訴本刊記者，氫燃料電池汽車在發(fā)展過程中，除了要面臨加氫站發(fā)展滯后及部分材料成本較高的因素外，在氫能的利用上仍有很多問題待解。
他解釋說，從源頭上來講目前仍然存在“談氫色變”的現(xiàn)象。
緣何如此？這要從氫的自然屬性說起。氫是易燃易爆品，有一定的可燃范圍和爆炸范圍，無色無味，憑感官無法發(fā)覺其泄漏。這成為人們對(duì)其心生恐懼的主要原因。但是，氫氣的特性可以簡(jiǎn)單概括為“易燃易爆、風(fēng)險(xiǎn)可控”。
王富茂提到，雖然氫具有易燃易爆的屬性，但還有一個(gè)顯著的特點(diǎn)即逃逸性比較好，很容易擴(kuò)散開。如果在相對(duì)開放的區(qū)域建站的話，一般來說問題不大?！捌浒踩栽趶V闊的范圍內(nèi)是有保障的?！彼忉屨f。
制約氫能發(fā)展的另一個(gè)因素是，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展尚不健全。從制氫角度來講，目前國內(nèi)氫氣供應(yīng)主要是化工等其他工業(yè)回收用氣，來源較充足。目前的制氫技術(shù)在不斷進(jìn)步，如果說可以利用可再生能源，諸如風(fēng)電制氫、光伏制氫的話，那么就是純粹的綠色無污染、零排放了。
此外，燃料電池技術(shù)的瓶頸也在制約著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。“現(xiàn)在，國內(nèi)燃料電池內(nèi)所使用的膜仍然是美國的光膜。還有一些關(guān)鍵材料，比如催化劑等核心技術(shù)仍然掌握在國外企業(yè)手中。所以，在量產(chǎn)方面要受制于人。但是，如果能達(dá)到一定發(fā)展規(guī)模的話，國內(nèi)相關(guān)的技術(shù)是完全可以跟上的?！蓖醺幻軜酚^，“雖然發(fā)展需要一段時(shí)間，但肯定會(huì)慢慢變好的。”
廣東鴻基創(chuàng)能科技公司的常務(wù)副總馮毅對(duì)氫能也十分關(guān)注。他介紹說，氫的利用形式應(yīng)該是多種多樣的。
比如，在日本，氫能不僅用到汽車上，還包括家用熱電聯(lián)產(chǎn)，即供熱水和供電?！霸谶@方面，日本的東芝公司已經(jīng)賣出幾十萬套設(shè)備。我想談合作，但是對(duì)方不向中國銷售。如果可以達(dá)成合作的話，完全可以解決北方一些地區(qū)的供暖問題。目前，在日本這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用得非常廣泛了?！瘪T毅談到。
另外，關(guān)于氫的儲(chǔ)能問題。目前，幾大電力集團(tuán)都在關(guān)注氫能。其實(shí)，氫是一個(gè)很好的儲(chǔ)能體系，因?yàn)榘踩暂^好。
馮毅介紹說：“其實(shí)，氫燃料汽車就是將之前電動(dòng)車的動(dòng)力電池改成了氫反應(yīng)堆。而氫反應(yīng)堆就相當(dāng)于一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)。在汽缸內(nèi)，氫和氧結(jié)合后產(chǎn)生水和電，向外持續(xù)供應(yīng)動(dòng)力。氫燃料與動(dòng)力電池一樣沒有聲音，使用時(shí)很安靜。”
事實(shí)上，氫燃料電池最核心的部分是雙極板和膜電極。馮毅目前在做的就是膜電極研究，相當(dāng)于氫燃料電池的CPU。
目前，膜電極在國內(nèi)尚未達(dá)到量產(chǎn)，技術(shù)仍掌握在外國人手中。“我認(rèn)為，現(xiàn)在最關(guān)鍵的是氫燃料電池的研究。畢竟其他部件國內(nèi)已經(jīng)做得很好了，包括廣東、江蘇、湖北、河北等地都形成了具體的相關(guān)配件產(chǎn)業(yè)鏈?，F(xiàn)在最關(guān)鍵的問題就是攻破電堆?！瘪T毅分析道。
“未來，加氫站建造所需的整套基礎(chǔ)設(shè)施一定要跟上。因?yàn)楫?dāng)氫動(dòng)力汽車大量上路行駛的時(shí)候，加氫站建設(shè)的步伐如果不加快的話，是很難跟上車企發(fā)展速度的?！蓖醺幻硎?。
釋放積極信號(hào)？
氫能源的發(fā)展問題，得到了國家領(lǐng)導(dǎo)人的關(guān)注。5月11日，國務(wù)院總理李克強(qiáng)在日本考察時(shí)，專程前往位于北海道的豐田汽車公司零部件工廠，詢問了燃料電池車MIRAI和e-Palette概念車?yán)m(xù)航里程等方面的問題。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，這是國家最高級(jí)別領(lǐng)導(dǎo)人首次在公開場(chǎng)合對(duì)燃料電池車輛進(jìn)行考察，釋放出一些積極信號(hào)。
石油公司方面在新能源領(lǐng)域也有一些動(dòng)作。7月18日，中國石化集團(tuán)資本有限公司(中國石化資本)在雄安新區(qū)揭牌。該公司是中國石化布局新興產(chǎn)業(yè)的投資平臺(tái)，主要投資新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保及智能制造等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，注冊(cè)資本100億元。業(yè)界評(píng)價(jià)，這無疑給本已如火如荼的新能源領(lǐng)域又加了一把柴。
技術(shù)的不斷進(jìn)步，正成為氫燃料汽車發(fā)展的助力。7月19日，日本豐田汽車研發(fā)中心有限公司北京分公司總經(jīng)理湯田修事宣布，豐田公司將發(fā)起邁向氫能社會(huì)的2050環(huán)保挑戰(zhàn)。
目前，豐田的氫能燃料采用的是FC電堆高壓氫氣瓶，具有更小更輕、容易裝載的特點(diǎn)，體積密度和空氣密度很大，續(xù)航里程可以達(dá)到700公里。豐田公司希望到2020年東京奧運(yùn)會(huì)時(shí)，包括FC電堆、FC電池、氫氣瓶燃料在內(nèi)的豐田燃料電池體系可以應(yīng)用到商用車上，并為2022年北京冬奧會(huì)做準(zhǔn)備，共同邁向氫能社會(huì)。
“未來的燃料將是氫能?！眹野l(fā)改委能源研究所氣候首席專家、研究員姜克雋，一直致力于低碳能源轉(zhuǎn)型研究。他曾這樣描述未來的新能源發(fā)展趨勢(shì)：“目前，國內(nèi)已經(jīng)在研制以氫能為動(dòng)力的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，未來能源的更迭發(fā)展將非?？??！?/p>
國際上的加氫站
目前，世界上包括美國加州地區(qū)、日本、韓國、德國等國家和地區(qū)在內(nèi)，加氫站的建設(shè)可謂蓄勢(shì)待發(fā)。CST三交產(chǎn)研公開數(shù)據(jù)顯示，截至2018年2月，美國共有39座加氫站處于運(yùn)營中。其中，加利福尼亞州有35座，南卡羅萊納州有2座，其他2座位于東北部。這39座加氫站中，有31座屬于零售站。
據(jù)外媒報(bào)道，豐田將與殼牌合作在美國加州建造7座加氫站。兩家公司將共同出資1140萬美元，而加州能源委員會(huì)將出資1640萬美元，旨在實(shí)現(xiàn)2024年前擁有100座加氫站的目標(biāo)。
同為北美洲國家的加拿大，如前文所述，亦由殼牌和氫能技術(shù)能源公司HTEC合作，推出了首個(gè)向公眾開放的氫燃料電池電動(dòng)汽車零售氫燃料補(bǔ)給站。該站位于格蘭維爾街8686號(hào)，是殼牌和HTEC計(jì)劃在溫哥華開設(shè)的三座補(bǔ)給站之一。
作為與中國一水之隔的近鄰，亞洲經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國日本在加氫站建設(shè)方面一直處于領(lǐng)先地位。今年2月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布了《氫能基本戰(zhàn)略》，明確設(shè)定了中長期氫能發(fā)展目標(biāo)。同時(shí)，在加氫站部署規(guī)模方面，將在2020年達(dá)到160座，2025年達(dá)到320座，2030年增加到900座，2050年逐步替代加油站。
據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》6月21日?qǐng)?bào)道，為普及燃料電池車，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省將放寬對(duì)供應(yīng)燃料加氫站的限制；解禁由司機(jī)自主加氫的自助式加氫站；只要滿足一定條件，只靠一名監(jiān)督員就可以實(shí)現(xiàn)加氫站運(yùn)營。未來，更將探討實(shí)現(xiàn)無人化加氫站。
同處亞洲的韓國也十分關(guān)注加氫站建設(shè)。在今年2月7日—11日召開的平昌論壇上，有來自美國、荷蘭、德國、加拿大、日本、韓國等成員國的專家代表，就全球環(huán)境問題及聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，對(duì)燃料電池產(chǎn)業(yè)的影響進(jìn)行了深入交流。論壇上，韓國H2KOREA組織發(fā)表了關(guān)于韓國建立氫能經(jīng)濟(jì)社會(huì)的方案。預(yù)計(jì)到2020年加氫站數(shù)量達(dá)到80座，2025年達(dá)到210座，2030年達(dá)到520座。
Nel公司去年與韓國最大的氣體供應(yīng)商Deokyang合資，成立了NelDeokyang進(jìn)入韓國氫能市場(chǎng)，將專門在韓國境內(nèi)銷售和運(yùn)營Nel的加氫站。
作為“里程碑式”的交易，NelDeokyang已收到韓國H2Station？加氫站200萬歐元的采購訂單。該訂單來自韓國銷售LPG燃料的零售公司JoongDoGas。這也是韓國的第一座合建站。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，這標(biāo)志著韓國首次安裝，并成為首個(gè)遵循新天然氣法和當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)的緊湊型加氫站解決方案。
歐洲方面，據(jù)外媒報(bào)道，保加利亞交通、信息技術(shù)和通信部副部長AnguelPopov在國家文化宮展示了氫燃料電池汽車技術(shù)，并宣布到2025年在國內(nèi)建立10座加氫站。
法國政府也公布了《法國氫能計(jì)劃》?！队?jì)劃》指出，2019年起，法國環(huán)境和能源署將出資1億歐元用于工業(yè)、交通及能源領(lǐng)域部署氫氣，以便進(jìn)一步發(fā)展氫動(dòng)力車輛以及加速加氫站建設(shè)。到2028年，加氫站建設(shè)規(guī)模將增至400～1000座。
德國截至2017年底共有加氫站56座，其中45座是公共加氫站。到2019年，德國加氫站數(shù)量預(yù)計(jì)增加到100座，其中已詳細(xì)規(guī)劃好31座加氫站的地理位置。有三個(gè)州被選擇建設(shè)新的加氫站，包括石勒蘇益格—荷爾斯泰因州、下薩克森州和北萊茵—威斯特伐利亞州。
德國方面認(rèn)為，氫燃料的清潔運(yùn)輸包括車輛的操控、速度和運(yùn)行范圍，與傳統(tǒng)汽車基本相同，但幾乎沒有噪聲和尾氣排放。氫能車輛可以覆蓋約500公里的距離，并在短短3分鐘內(nèi)在傳統(tǒng)車站實(shí)現(xiàn)加氫。
H2MOBILITYDeutschlandGmbH&Co.KG負(fù)責(zé)在德國全國范圍內(nèi)推出燃料電池乘用車氫能基礎(chǔ)設(shè)施。到2019年，其第一個(gè)目標(biāo)是在德國七個(gè)主要城市地區(qū)以及主干道和高速公路上投入100座站。隨著越來越多的氫動(dòng)力車駛上道路，未來將建設(shè)多達(dá)400座加氫站，以確保德國全國的燃料供應(yīng)。
