鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:984次 | 2019年03月03日
明人不說(shuō)暗話:燃料電池才是新能源產(chǎn)業(yè)的未來(lái)
歷史上,從來(lái)沒(méi)有任何一個(gè)國(guó)家會(huì)坐視能源產(chǎn)業(yè)不管。如果不是因?yàn)槊绹?guó)人鉗制了日本人的海上原油運(yùn)輸路線,那么珍珠港事件是不會(huì)爆發(fā)的。
如果科威特不是因?yàn)樵蛢?chǔ)量達(dá)到伊拉克的八成,那么海灣戰(zhàn)爭(zhēng)沒(méi)準(zhǔn)是不會(huì)爆發(fā)的。所以,當(dāng)全球都在迎來(lái)能源轉(zhuǎn)型的時(shí)候,面對(duì)新能源產(chǎn)業(yè),也同樣不會(huì)有哪個(gè)國(guó)家坐視不管的。
從2014年開(kāi)始,我國(guó)明顯加強(qiáng)了對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的扶持政策。這其中,又以新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展最快。在經(jīng)過(guò)了幾年的發(fā)展之后,我們已經(jīng)可以看到以固態(tài)電池為主的純電動(dòng)車(chē)型,以及尚未出現(xiàn)在我們生活中的采用燃料電池的純電動(dòng)車(chē)型。
所以,在面對(duì)琳瑯滿(mǎn)目的新能源路線時(shí),新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)應(yīng)該怎么走,似乎成了一個(gè)值得討論的問(wèn)題。因?yàn)椋@關(guān)系著整個(gè)新能源產(chǎn)業(yè)中最根本的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)問(wèn)題。
在經(jīng)過(guò)了這幾年以固態(tài)電池為主的純電動(dòng)車(chē)型的市場(chǎng)推廣后,基本上可以得出的結(jié)論是,純電動(dòng)車(chē)似乎并不適合于目前汽車(chē)社會(huì)的運(yùn)行方式。充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)以及續(xù)航里程的問(wèn)題正在深刻的影響著我們的用車(chē)體驗(yàn),尤其是充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題,又和停車(chē)難的汽車(chē)社會(huì)問(wèn)題重疊在一起。
從目前來(lái)看,這似乎是個(gè)死結(jié)。而且,目前還沒(méi)有明確的是,固態(tài)電池報(bào)廢之后的回收處理問(wèn)題,如果大規(guī)模推廣,這似乎又會(huì)引發(fā)新的環(huán)境問(wèn)題。
所以,正如本田技研前社長(zhǎng)伊東孝紳講到的那樣,純電動(dòng)車(chē)只能滿(mǎn)足特定環(huán)境下的短途駕駛需求。
那么,在我們可見(jiàn)的未來(lái)內(nèi),氫燃料電池動(dòng)力會(huì)是一個(gè)合理的選擇。
從根本上來(lái)看,氫燃料電池車(chē)型并不會(huì)改變眼下這個(gè)運(yùn)行了132年的汽車(chē)社會(huì)的基本運(yùn)作方式。即以加注燃料作為續(xù)航里程補(bǔ)充的汽車(chē)社會(huì)運(yùn)行基礎(chǔ)。
氫燃料電池車(chē)型的續(xù)航里程補(bǔ)充方式為液化氫燃料,除了加注口有所差異之外,和我們目前加注汽油并沒(méi)有什么太大的差別。以豐田在南加州投放運(yùn)行的Mirai燃料電池車(chē)的運(yùn)行情況來(lái)看,一次氫燃料的加注時(shí)間大概是在三分鐘左右,而一次加注完成后豐田Mirai可實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程可超過(guò)500公里——這完全是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的水平。
而在這種方式下,停車(chē)難的問(wèn)題并不會(huì)作為一個(gè)次生問(wèn)題與之合并,整個(gè)汽車(chē)社會(huì)的運(yùn)行方式也不會(huì)有大的變化。更重要的一點(diǎn)在于,它所產(chǎn)生的次生的環(huán)境污染問(wèn)題會(huì)比固態(tài)電池小上很多。
所以,燃料電池基礎(chǔ),目前正在被全球的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)所關(guān)注。其中又以日系和韓系為主,目前豐田和現(xiàn)代都已經(jīng)推出了量產(chǎn)的燃料電池車(chē)型在美國(guó)南加州試運(yùn)行。本田也同樣有了量產(chǎn)版的燃料電池車(chē)型Clarity。
而歐洲汽車(chē)企業(yè)則奉行兩手抓兩手硬的政策,一邊研究見(jiàn)效快的固態(tài)電池技術(shù),一邊鋪墊燃料電池技術(shù)。這其中又以寶馬走的最遠(yuǎn),早在十幾年前就已經(jīng)推出了首款氫燃料動(dòng)力的寶馬5系。不過(guò)沒(méi)有量產(chǎn)。
在國(guó)內(nèi),長(zhǎng)城汽車(chē)是目前少有的幾家明確了燃料電池動(dòng)力作為未來(lái)技術(shù)發(fā)展路線的企業(yè)。在2018年,長(zhǎng)城汽車(chē)正式加入國(guó)際氫能委員會(huì),成為首家進(jìn)入該委員會(huì)的中國(guó)汽車(chē)企業(yè),同時(shí)該委員會(huì)成員還包括奧迪,寶馬,戴姆勒,通用,本田,現(xiàn)代及豐田等著名跨國(guó)汽車(chē)公司。
而長(zhǎng)城這一次涉足的,已經(jīng)不僅僅局限在燃料汽車(chē)產(chǎn)品上,而是拓展到整個(gè)氫能源產(chǎn)業(yè)上。液態(tài)氫燃料的制作和儲(chǔ)存技術(shù)是目前長(zhǎng)城汽車(chē)正在攻關(guān)的技術(shù)。
在2018年,也就是長(zhǎng)城汽車(chē)加入到國(guó)際氫能委員會(huì)的同一年,全國(guó)第一家氫能技術(shù)中心在長(zhǎng)城汽車(chē)投入使用,到2025年,長(zhǎng)城將建設(shè)全國(guó)首座配備深冷壓縮技術(shù)的液氫加氫站。
我們可以這樣理解,氫燃料電池技術(shù)就是在純電動(dòng)車(chē)上安裝一套小型的燃料電池發(fā)電機(jī)組,由此來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。事實(shí)上,燃料電池已經(jīng)作為一種新興的發(fā)電技術(shù)出現(xiàn)在部分電站當(dāng)中。
燃料電池動(dòng)力的運(yùn)行原理是這樣的。氫燃料在燃料電池的陽(yáng)極板,也就是負(fù)極,經(jīng)過(guò)催化層的作用,將氫原子的一個(gè)電子分離出來(lái)。然后失去電子的氫離子通過(guò)質(zhì)子交換膜到達(dá)燃料電池的陰極板,也就是正極。
游離后的電子不能并通過(guò)質(zhì)子交換膜,所以就只能經(jīng)過(guò)外部的通路到達(dá)陰極板與氫離子重新結(jié)合,在電子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中自然就在外電路產(chǎn)生電流。而這個(gè)電流經(jīng)過(guò)逆變器以及控制器等裝置之后,就能夠到達(dá)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)能。
到達(dá)陰極板之后的電子又與在那里的氫離子和氧原子重新結(jié)合為水,而這些水就作為唯一的排放物排放出來(lái)。整個(gè)過(guò)程并不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染問(wèn)題。
那么,它的技術(shù)難點(diǎn)就在于,那個(gè)不能讓游離的電子通過(guò)的質(zhì)子交換膜。而這個(gè)也是在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)制約著燃料電池車(chē)型發(fā)展的重大短板。因?yàn)椋谶^(guò)去,這個(gè)質(zhì)子交換膜的材料是鉑,沒(méi)錯(cuò),就是用來(lái)做鉆戒的鉑。
這個(gè)成本可見(jiàn)一斑。有多貴呢?在2010年上海世博會(huì)上試運(yùn)行的那些燃料電池車(chē)型,單臺(tái)車(chē)的成本至少要超過(guò)300萬(wàn)。所以,在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),整個(gè)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)研究的問(wèn)題就在于,燃料電池的成本如何降低。
轉(zhuǎn)機(jī)最終還是出現(xiàn)在日本人那里,隨著2014年豐田Mirai的亮相,豐田也正式宣布突破了質(zhì)子交換膜的技術(shù)難點(diǎn),以一種竹炭材料取代了鉑作為質(zhì)子交換膜。這樣一來(lái),使得燃料電池車(chē)的成本得到了大幅度的降低,這也是豐田Mirai能夠走向量產(chǎn)的重要保證。還不僅僅如此,在2014年年末,豐田也正式開(kāi)放了Mirai燃料電池車(chē)的技術(shù)專(zhuān)利,為這一技術(shù)的普及掃清了障礙。
其實(shí),豐田的此舉很好理解,在固態(tài)電池的純電動(dòng)車(chē)正在成為可以迅速見(jiàn)效的一種新能源動(dòng)力的趨勢(shì)下,只有放開(kāi)技術(shù)專(zhuān)利才可以吸引到更多的汽車(chē)加入到燃料電池的研發(fā)當(dāng)中,繼而推動(dòng)氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),并且掌握氫燃料電池技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)。這個(gè),很重要。
燃料電池技術(shù)的另一個(gè)難點(diǎn)就在于,如何儲(chǔ)存和加注液態(tài)氫燃料。
目前以豐田、現(xiàn)代以及長(zhǎng)城汽車(chē)的技術(shù)路線來(lái)看,氫燃料的加注依舊是以液態(tài)氫為主。這也就意味著整套加注機(jī)構(gòu)和車(chē)載儲(chǔ)氫罐需要高壓和隔熱的環(huán)境。長(zhǎng)城汽車(chē)正在研發(fā)的這一技術(shù)為深冷壓縮技術(shù),可以將氫氣高效加壓至5MPa,50MPa或70Mpa,此外低溫氣體(深冷壓縮氣體)亦可直接加注無(wú)需預(yù)冷。這樣的加注路徑最根本的目的還是在降低氫能源車(chē)的使用成本。
據(jù)長(zhǎng)城汽車(chē)預(yù)計(jì),采用這一技術(shù)的氫燃料終端加注成本可低至30元到40元每千克。這就為后續(xù)氫燃料電池的推廣又掃平了一個(gè)障礙。
可以肯定的是,氫燃料電池技術(shù)是新能源動(dòng)力技術(shù)的未來(lái),而新能源產(chǎn)業(yè)也將成為未來(lái)我國(guó)要大力扶持的產(chǎn)業(yè)。當(dāng)其他汽車(chē)企業(yè)還在固態(tài)電池的模式下探索解決方案的時(shí)候,長(zhǎng)城汽車(chē)已經(jīng)開(kāi)始的氫燃料電池技術(shù)的研發(fā)可以說(shuō)走在了整個(gè)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的前列。
而這種前瞻性的研發(fā),不僅僅是有利于長(zhǎng)城汽車(chē)本身的發(fā)展,也將會(huì)有助于我國(guó)的燃料電池產(chǎn)業(yè)在未來(lái)的燃料電池車(chē)型標(biāo)準(zhǔn)建立中話語(yǔ)權(quán)的提升。