鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:763次 | 2019年02月27日
新能源車新方向被燃料電池點(diǎn)燃
2014年豐田汽車的全球銷量達(dá)到1023萬輛,再奪銷量冠軍。豐田還沒有決定把未來押寶在何種車型上,但他們已經(jīng)把“未來”造出來并推向市場了。
去年底,豐田公司正式在日本發(fā)售氫燃料電池車MIRAI(意為“未來”),這是全球首款量產(chǎn)燃料電池汽車。與電動汽車的長充電時間不同,MIRAI只需要3分鐘即可完成加氫,續(xù)航里程可達(dá)700公里,百公里加速不如電動汽車,約10秒。
這種技術(shù)是把氫氣和氧氣送入燃料電池,通過與電解質(zhì)的反應(yīng)來發(fā)電,進(jìn)而驅(qū)動電動馬達(dá)。它的好處是可以把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,把燃料的轉(zhuǎn)化效率做到40%-60%,并且只產(chǎn)生水和熱,而非溫室氣體和污染。
相較搭載蓄電池的電動汽車,燃料電池汽車更接近消費(fèi)者快速加油、長途旅行的乘駕習(xí)慣,因此豐田并不孤單。戴姆勒-奔馳計(jì)劃于2017年,推出面向消費(fèi)市場的燃料電池汽車。此前,戴姆勒-奔馳已于2013年與福特、雷諾-日產(chǎn)宣布成立燃料電池聯(lián)盟。去年12月,寶馬亦與豐田公司宣布聯(lián)合研發(fā)燃料電池汽車。
豐田的“未來”
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%
豐田氫燃料電池車的研發(fā)始于1992年,2002年豐田和本田推出了造價高達(dá)1億日元的氫燃料電池車,這個成本使得該車無法推廣。豐田汽車MIRAI燃料電池車的開發(fā)負(fù)責(zé)人田中義和在發(fā)售會上指出,現(xiàn)在燃料電池系統(tǒng)的費(fèi)用降到了原來的二十分之一,“纏繞在氫燃料罐周圍的質(zhì)輕且結(jié)實(shí)的碳纖維強(qiáng)度未變,但成本大為降低?!?/p>
MIRAI的價格為723.6萬日元(約合37.8萬元人民幣),如果除去日本政府補(bǔ)貼,消費(fèi)者只需支付520萬日元(約合27.1萬元人民幣),豐田旗下一款風(fēng)靡全球的高檔燃油轎車“皇冠”售價與之相當(dāng)。
對這款第一個商業(yè)化的燃料電池車型,豐田的銷量預(yù)期比較保守,原計(jì)劃到2015年底銷售700輛,但上市一個月間的預(yù)訂量就達(dá)到1500輛,其中日本中央政府部門和地方政府、企業(yè)的訂單約占60%,個人訂單約占40%,其中男性占90%,多為60歲以上顧客。
除了政府采購,日本政府的扶持決心還體現(xiàn)在補(bǔ)貼上。除了每輛燃料電池車將獲得300萬日元補(bǔ)貼外,政府還承諾通過各種手段來推動加氫站的建設(shè)。
目前一座加氫站的建設(shè)成本約為4.6億日元,日本政府為每座加氫站提供最高2.8億日元的補(bǔ)貼,并考慮松綁法規(guī),允許使用成本更為低廉的金屬儲氫罐。在2020年之前,一座加氫站的建設(shè)成本有望降至2億-2.5億日元。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
日本政府曾提出,2015年底在國內(nèi)建成100個加氫站,但由于燃料電池車尚未普及,此目標(biāo)很難如期達(dá)成。
如何普及燃料電池車,如何做大這個市場?車企很明顯等不及了,因此通過開放專利來擴(kuò)大行業(yè)生態(tài)圈。豐田1月6日宣布,將無償提供豐田獨(dú)有的約5680項(xiàng)燃料電池相關(guān)專利(包括正在申請中的專利)的使用權(quán)。
燃料電池車尚處于市場啟動階段,規(guī)模小、成本高,加上加氫站未普及,讓市場先行者無法覆蓋巨額研發(fā)成本,更無法取得預(yù)期收益。
對豐田而言,最大的敵人不是那些燃料電池汽車或純電動汽車的同行們,而是龐大的內(nèi)燃機(jī)汽車制造商。向同行公開專利,鼓勵他們一起把燃料電池汽車市場做大,這才是目前的領(lǐng)先者豐田最希望看到的。另一個不好擺上臺面說的理由是:一旦市場做大,先行者就成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的把控者。
讓大家都進(jìn)來造燃料電池車,用你追我趕的技術(shù)創(chuàng)新降低成本,同時讓基礎(chǔ)建設(shè)企業(yè)受市場前景感召而投資加氫站。這個生態(tài)邏輯,豐田是想明白了。
堅(jiān)定不移商業(yè)化
戴姆勒-奔馳集團(tuán)的燃料電池技術(shù)來自1990年收購來的多尼爾(Dornier)公司。該技術(shù)名為質(zhì)子交換膜燃料電池。
這種技術(shù)把氫氣送到燃料電池的負(fù)極,經(jīng)過鉑催化劑的作用,氫原子中的一個電子被分離出來,失去電子的氫離子穿過質(zhì)子交換膜,到達(dá)燃料電池的正極。而無法通過質(zhì)子交換膜的電子,只能經(jīng)過外部電路達(dá)到正極,從而在外部電路中產(chǎn)生電流,并在正極處與氫離子和氧原子結(jié)合,成為水。因此,只要不斷地給正極供應(yīng)氧氣,并及時把水帶走,就可以不斷地產(chǎn)生電能。
相比上世紀(jì)60年代開始在航天器上應(yīng)用的堿性燃料技術(shù),質(zhì)子交換膜燃料電池不會對空氣中廣泛存在的CO2敏感,此外,僅需70℃的工作環(huán)境就可以迅速啟動,并且達(dá)到很高的能量密度。但是問題在于鉑催化劑昂貴,并且對CO敏感。
多尼爾公司的燃料電池汽車研發(fā)計(jì)劃包括氫燃料源和甲醇燃料源這兩個平行研發(fā)方向。與氫氣相比,甲醇是一種液體燃料,它的儲存技術(shù)更為簡單,不足之處是它的能量密度比氫燃料電池低。
隨著研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷壯大,戴姆勒-奔馳終于在1994年公布了自己的第一輛輕型燃料電池小貨車——NECAR1。2002年,做出氫燃料電池版A級車;2010年,推出300輛氫燃料電池版B級車,并進(jìn)行大規(guī)模公路測試。
戴姆勒-奔馳的保加利亞總代理巴爾干之星公司的報告顯示,燃料電池汽車的B級版比早前的A級版,電能提高30%,行程范圍提高150%,最高時速提高21%;此外,氫氣的消耗量降低16%,燃料電池體積減少40%。
戴姆勒-奔馳公關(guān)部的赫德利施卡(MadeleineHerdlitschka)向《財(cái)經(jīng)》(博客,微博)記者介紹,目前該公司正與福特以及日產(chǎn)進(jìn)行聯(lián)合研發(fā),并籌措在日本追浜、德國那伯恩以及加拿大溫哥華的工程性工作。
雖然目前質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)是汽車商們的寵兒,但是固體氧化物燃料電池也是一個潛在的競爭者。固體氧化物燃料電池需要700℃-1000℃的工作環(huán)境,啟動也很慢,但它不會對CO敏感,也適用于更廣泛的燃料源,因此目前較多作為輔助電源設(shè)備。根據(jù)意大利國家研究委員會的能源高科技研究項(xiàng)目(CNRITAE)報告,寶馬已經(jīng)在原型車上,對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。
盤活可再生能源
傳統(tǒng)車輛的動力,來自于燃料在內(nèi)燃機(jī)中燃燒所產(chǎn)生的熱能。在這一過程中排放出來的溫室氣體,迄今已占到全球總量的一半,是城市空氣污染的主要來源。因此,各國政府的環(huán)保政策都越發(fā)嚴(yán)苛。
整車商的選擇無非有三,要么提高內(nèi)燃機(jī)效率,要么發(fā)展電動汽車,要么發(fā)展燃料電池汽車。內(nèi)燃機(jī)效率的提高已日益臨近極限,電動汽車的續(xù)航能力與充電時間遲遲難以解決。因此,最接近消費(fèi)者乘駕習(xí)慣、幾乎零污染的氫燃料電池汽車,便脫穎而出。
但是,氣從哪里來?從《財(cái)經(jīng)》記者對戴姆勒-奔馳和寶馬的采訪來看,它們均認(rèn)為,加氫站是氫燃料電池汽車發(fā)展的先決條件。
傳統(tǒng)的辦法是通過天然氣制氫,但這種方法不能解決氫氣從生產(chǎn)到運(yùn)輸過程中的CO2排放問題。
德國聯(lián)邦外貿(mào)與投資署的能源、環(huán)境與資源問題專家施塔庇茨(HeikoStaubitz)對《財(cái)經(jīng)》記者說:“因此,用可再生能源所產(chǎn)生的電力,進(jìn)行電解制氫,并讓其搭載國家天然氣運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò),就能在整個運(yùn)營體系中,把溫室氣體的排放降到最低。”
對于可再生能源市場來說,這未嘗不是一件好事。因?yàn)榭稍偕茉吹碾娏坎环€(wěn)定,會對電網(wǎng)造成沖擊,因此有相當(dāng)部分電量無法接入電網(wǎng)。根據(jù)德國聯(lián)邦外貿(mào)與投資署預(yù)測,從2030年開始,德國每小時都會產(chǎn)生大量過剩能源,并逐年遞增。為此,德國政府投入大量資金,用于研究能量儲存技術(shù)。
“德國政府關(guān)心的是,能否在2005年的基礎(chǔ)上,把運(yùn)輸部門的能源需求在2020年削減10%,2050年削減40%。但是,政府不會把儲能技術(shù)限定在某一種?!笔┧哟膶Α敦?cái)經(jīng)》記者說。
為了更好地輔助自己的氫燃料電池市場化計(jì)劃,戴姆勒-奔馳也與Linde集團(tuán)、殼牌、道達(dá)爾等能源公司,在2013年達(dá)成H2移動聯(lián)盟,計(jì)劃于2023年前在德國境內(nèi)建設(shè)400個加氫站。
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