氫燃料電池可以說(shuō)是目前最理想的新能源了，在這個(gè)領(lǐng)域，我們已經(jīng)取得了不小的進(jìn)展，但是，仍然有很長(zhǎng)的路要走。
隨著環(huán)保壓力加大，氫能作為一種清潔、高效、安全的二次能源被寄予厚望。尤其近兩年，無(wú)論是國(guó)家還是地方政府，在相關(guān)規(guī)劃和政策中“氫能”被頻頻提及，而車(chē)企及相關(guān)供應(yīng)鏈企業(yè)亦加快在此方面的投入力度，且在核心技術(shù)上取得了一定突破。
根據(jù)我國(guó)2016年發(fā)布的“節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖”,2030年，中國(guó)燃料電池汽車(chē)的規(guī)模要達(dá)到100萬(wàn)輛。從目前整個(gè)行業(yè)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)看，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)或許不難，但也沒(méi)有那么簡(jiǎn)單，尤其是商業(yè)化推進(jìn)過(guò)程中，依然面臨著諸多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，如運(yùn)輸與存儲(chǔ)安全、加氫站配套建設(shè)、車(chē)輛擁有成本等。
氫燃料汽車(chē)發(fā)展?jié)u進(jìn)“快車(chē)道”
隨著環(huán)保壓力加大以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，除了電氣化外，現(xiàn)今越來(lái)越多企業(yè)開(kāi)始將氫燃料汽車(chē)作為開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。
當(dāng)中，豐田作為氫燃料汽車(chē)領(lǐng)域的較早涉入者和有力推動(dòng)者，其Mirai氫燃料電池車(chē)已經(jīng)推向市場(chǎng)5年，全球銷(xiāo)量超過(guò)了10000輛。近日，該司宣布將在日本富士山附近打造一座以氫燃料為核心動(dòng)力的未來(lái)社區(qū)，名為“Woven City”。
與豐田一樣，戴姆勒早在1990年代就開(kāi)始研究氫燃料電池車(chē)，相關(guān)產(chǎn)品包括梅賽德斯-奔馳公交車(chē)、扶桑卡車(chē)和F-Cell SUV。不過(guò)，該司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，未來(lái)的重點(diǎn)將會(huì)從乘用車(chē)轉(zhuǎn)移到重型卡車(chē)和公共交通上，2020年下半年將開(kāi)始增加氫燃料卡車(chē)的產(chǎn)能。
此外，現(xiàn)代汽車(chē)近年在氫燃料汽車(chē)方面亦取得較快進(jìn)展，并將其作為各大展會(huì)的主題進(jìn)行呈現(xiàn)。數(shù)據(jù)顯示，2019年1-10月，現(xiàn)代共出售氫燃料電池車(chē)3207輛，同比增長(zhǎng)576%。另寶馬、雷諾等國(guó)際車(chē)企亦在加大相關(guān)進(jìn)程。
而在中國(guó)市場(chǎng)，以省、市、區(qū)域?yàn)閱挝坏母骷?jí)政府相繼出臺(tái)了氫燃料電池汽車(chē)長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，而各大車(chē)企在氫能源汽車(chē)方面亦展開(kāi)了積極布局。據(jù)了解，長(zhǎng)城汽車(chē)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了燃料電池和氫儲(chǔ)存系統(tǒng)方面的所有核心技術(shù)，并準(zhǔn)備投入生產(chǎn)設(shè)施。而吉利亦于2019年5月發(fā)布了首款氫燃料電池公交客車(chē)F12，該車(chē)采用國(guó)際頂尖氫燃料電堆技術(shù)，通過(guò)實(shí)際運(yùn)營(yíng)測(cè)試，加滿(mǎn)氫氣可以滿(mǎn)足一天運(yùn)營(yíng)需求。在多方努力下，中汽協(xié)最新數(shù)據(jù)顯示，2019年，我國(guó)燃料電池汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成2833輛和2737輛，同比分別增長(zhǎng)85.5%和79.2%。
突破：技術(shù)攻關(guān)正當(dāng)時(shí)
伴隨著國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)的快速發(fā)展和推進(jìn)，相關(guān)技術(shù)研發(fā)亦有了新突破。
據(jù)了解，在氫燃料電池領(lǐng)域深耕多年的億華通，于去年12月初發(fā)布了全新一代氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)YHTG60SS，新品功率密度超過(guò)500W/kg，并且實(shí)現(xiàn)了核心零部件的100%國(guó)產(chǎn)化，這為后續(xù)市場(chǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)大打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
圖：億華通YHTG60SS氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)
除此之外，氫燃料電池中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)——全氟質(zhì)子膜，也在東岳集團(tuán)的努力下取得了突破性的進(jìn)展，不僅實(shí)現(xiàn)了技術(shù)攻關(guān)，同時(shí)通過(guò)了各項(xiàng)試驗(yàn)。據(jù)了解，目前東岳集團(tuán)已經(jīng)在建設(shè)對(duì)應(yīng)的大規(guī)模生產(chǎn)線，有望2025年以前滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)燃料電池汽車(chē)對(duì)于全氟質(zhì)子膜需求的供應(yīng)。
然而不能回避的是，雖在技術(shù)上取得較大突破，氫燃料電池汽車(chē)在商業(yè)化過(guò)程中依然存在較多局限性，要實(shí)現(xiàn)過(guò)百萬(wàn)的目標(biāo)，還有系列挑戰(zhàn)需要克服。
挑戰(zhàn)：如何更安全?如何更經(jīng)濟(jì)?
眾所周知，氫燃料電池汽車(chē)的推廣，涉及的不僅僅是一款車(chē)，而是一套完善成熟的系統(tǒng)支撐。而這套系統(tǒng)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于行業(yè)及相關(guān)企業(yè)而言沒(méi)有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可借鑒，均是在摸索中前行，且挑戰(zhàn)重重。
首先，安全問(wèn)題無(wú)法回避亦至為關(guān)鍵。作為一種熱值極高的燃料，氫氣如果不能妥善處理其蘊(yùn)含能量，將很有可能造成難以挽回的事故。因此，在討論如何將氫燃料電池汽車(chē)規(guī)模化之前，首先要確保氫能源的運(yùn)輸和存儲(chǔ)安全，與此同時(shí)，對(duì)于氫能源防泄漏以及泄露后的防堆積等要做好相關(guān)保障。目前已知的儲(chǔ)氫方法有4種，分別為高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、固態(tài)儲(chǔ)氫和有機(jī)物液體儲(chǔ)氫，由于后兩種方式儲(chǔ)氫密度不高，且容易產(chǎn)生雜質(zhì)和副反應(yīng)，因此目前主要使用的方式為前兩種。
圖：Pure Hydrogen儲(chǔ)氫罐
其次，加氫站配套方面亦是影響氫能源汽車(chē)推廣的重大障礙。目前，受限于加氫站1000萬(wàn)元/座的建設(shè)成本，我國(guó)全國(guó)范圍內(nèi)投入使用的加氫站只有39座，未投入使用以及在建的加氫站約有100座，主要用于氫燃料電池中大型客車(chē)的能源補(bǔ)充。而在氫燃料電池汽車(chē)時(shí)下主戰(zhàn)場(chǎng)之一的美國(guó)加州，根據(jù)美國(guó)能源部的數(shù)據(jù)，在2018年底該地區(qū)就已經(jīng)有40座對(duì)外營(yíng)業(yè)的加氫站，為加州超過(guò)7000輛(2019年8月數(shù)據(jù))氫燃料電池汽車(chē)供能。相比之下，目前中國(guó)的氫燃料電池汽車(chē)市場(chǎng)主要集中在公共交通和商用車(chē)領(lǐng)域，若使氫燃料電池汽車(chē)能夠像電動(dòng)車(chē)一樣“野蠻生長(zhǎng)”，如何降低加氫站成本，并大范圍建設(shè)和開(kāi)放，將成為一個(gè)重要議題。
圖：殼牌加氫站
第三是氫燃料電池汽車(chē)的成本問(wèn)題。目前氫燃料電池汽車(chē)的主要成本集中在了燃料電池系統(tǒng)方面，約占整車(chē)成本的65%，這直接導(dǎo)致了氫燃料電池汽車(chē)的售價(jià)居高不下，動(dòng)輒40萬(wàn)以上的售價(jià)，成為了它普及路上的最大障礙之一。
拋開(kāi)售價(jià)不談，單從加氫成本這一項(xiàng)來(lái)看，以0.3元/度電計(jì)算，目前加氫站制氫在考慮設(shè)備損耗的情況下，綜合加氫成本在30元/kg左右，而如果選擇外供氫的方式，其綜合加氫成本在23.3元/kg-36.7元/kg之間(取決于運(yùn)輸距離、運(yùn)輸方式等因素)，雖然相比燃油車(chē)有一定優(yōu)勢(shì)，但是和純電動(dòng)汽車(chē)相比仍然差距明顯，這也是為什么計(jì)劃中氫燃料電池汽車(chē)實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)保有量的時(shí)間點(diǎn)在2035年的原因之一，只有當(dāng)用成本足夠低，氫燃料電池汽車(chē)才具備絕對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)力。
當(dāng)然，關(guān)于氫能源的想象空間，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。以氫能形式儲(chǔ)存可再生能源，進(jìn)一步豐富氫能源產(chǎn)業(yè)鏈、逐步降低化石能源的參與比重，同時(shí)優(yōu)化氫氣的存儲(chǔ)和運(yùn)輸，將制氫從加氫站中脫離出來(lái)，從而降低加氫站的建設(shè)成本，方便加氫站的大規(guī)模建設(shè)才是我們理想中無(wú)碳社會(huì)最終的樣子，就像上文所說(shuō)，這是一整個(gè)全新的系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)我們最終愿景的路上，必然伴隨著很多困難，但是只有邁出第一步，才能迎接藍(lán)天。
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