編者按:在2019年,有望正式實(shí)施針對(duì)氫燃料電池汽車的“十城千輛”推廣計(jì)劃,隨著氫燃料電池?zé)岫炔粩嗯噬?,再加上國家相關(guān)鼓勵(lì)政策的出臺(tái)??梢灶A(yù)見,氫燃料電池汽車剛剛走過起跑線,未來發(fā)展值得期待。
近日,有報(bào)道稱,在2019年,有望正式實(shí)施針對(duì)氫燃料電池汽車的“十城千輛”推廣計(jì)劃,其中北京、上海等多個(gè)主要城市有望列為發(fā)展城市。隨著氫燃料電池?zé)岫炔粩嗯噬?,再加上國家相關(guān)鼓勵(lì)政策的出臺(tái),氫能源能否成為成為固體電池之外的另一個(gè)技術(shù)路線?
其實(shí),不少汽車業(yè)內(nèi)人士宣稱,現(xiàn)階段的新能源汽車并沒有我們所想象的零排放,其中,三元鋰電池的原料開采以及后期組裝都將會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,而從電力構(gòu)成來看,熱電廠依舊占據(jù)了大部分的發(fā)電量,而后期新能源汽車報(bào)廢后,其電池回收處理也將對(duì)環(huán)境造成影響。因此,不少人表示,現(xiàn)階段的新能源汽車并不是“新能源”。
而從量產(chǎn)的氫能源汽車來看,其綜合續(xù)航在600-700公里之間,能量轉(zhuǎn)化率高達(dá)60—80%,并且排放僅為無污染的水,并且具備其加注時(shí)間短、整備質(zhì)量較輕等優(yōu)勢(shì)。因此,有人稱氫才是人類社會(huì)的終極清潔能源。
從國內(nèi)2018年推出的新能源補(bǔ)貼政策來看,已經(jīng)將氫燃料電池列為補(bǔ)貼對(duì)象,顯然,不管是車企還是政策導(dǎo)向,都不愿意在另一條新能源路線上落后對(duì)手太多,而從市場(chǎng)來看,國內(nèi)氫燃料電池研發(fā)已經(jīng)有所突破,距離量產(chǎn)已經(jīng)近在咫尺。
而在近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)針對(duì)氫燃料電池研發(fā)了一種新的催化 劑,解決了氫燃料電池一氧化碳“中毒休克”危機(jī),延長電池壽命,并大大拓寬了電池使用溫度環(huán)境,有望彌補(bǔ)固體能量電池對(duì)于環(huán)境溫度的影響,對(duì)于寒冷的北方可謂是一個(gè)利好信息了。
既然氫能源優(yōu)勢(shì)如此之多,為何面對(duì)固體能量電池路線卻節(jié)節(jié)敗退呢?
氫能電池能否快速崛起
想要了解這個(gè)問題,我們就要從氫燃料電池根源說起,其實(shí)氫燃料電池汽車(FCEV)早在1893年已經(jīng)提出了其技術(shù)路線,在長時(shí)間的發(fā)展之中,由于其價(jià)格以及材料問題,導(dǎo)致氫燃料電池始終無法大規(guī)模量產(chǎn),直到2015年,豐田推出了第一款量產(chǎn)車型——Mirai,由此掀開了氫能源的市場(chǎng)之路。
很多人認(rèn)為,氫燃料電池由于成本問題導(dǎo)致的市場(chǎng)化困難,尤其是燃料電池內(nèi)部采用的鉑元素,但從燃料電池使用量來看,100kW的燃料電池系統(tǒng)中使用的鉑含量為41.67g。如果按照500元/g計(jì)算,成本約為20833元,相比50萬左右的燃料電池汽車而言,催化劑以及質(zhì)子交換膜都不是市場(chǎng)化阻礙的關(guān)鍵。
我們通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),制約氫燃料電池汽車發(fā)展的關(guān)鍵,恰恰是氫氣的運(yùn)輸。氫氣的生產(chǎn)并不像我們所想象中的采用電解獲得,而是石油、煤、乙烯等原料進(jìn)行處理時(shí)會(huì)以副產(chǎn)品的形式獲得,成本極低。中石化資料顯示,其年產(chǎn)氫氣在200~300萬噸,成本為20元~30元/噸,聯(lián)想到氫燃料電池汽車加氣量約為6-7Kg,續(xù)航就可達(dá)600-700公里,其成本優(yōu)勢(shì)是極為驚人的。
但由于產(chǎn)地和使用地距離問題,導(dǎo)致氫氣運(yùn)輸成為了一個(gè)大問題,氫氣具有一個(gè)非常特殊的現(xiàn)象——氫脆,在壓力超過一定壓力和溫度的情況下,氫氣會(huì)逃逸到金屬中,造成金屬材料的脆化,因此,不能采用普通的鋼瓶運(yùn)輸。此外,加氫站建設(shè)成本極高,這也變相提升了氫氣的價(jià)格。
從豐田Mirai加氣成本來看,其價(jià)格約為39元/kg,其中氫氣成本約占45%,運(yùn)輸成本約占20%以上,而特斯拉model s百公里耗電20kwh,約合16元。氫氣的運(yùn)輸成本居高不下,成為了制約氫燃料電池發(fā)展的一道障礙。
固體能量電池的瓶頸
相比氫燃料電池,鋰電池?zé)o論是原料還是產(chǎn)業(yè)鏈方面都已經(jīng)非常成熟,大批量的生產(chǎn)導(dǎo)致其成本優(yōu)勢(shì)明顯,此外,技術(shù)難度較小。
但在新能源補(bǔ)貼政策的倒逼之下,固體能量電池開始遇到了發(fā)展的瓶頸,其能量密度提升開始面臨著更多的困難,勉強(qiáng)在政策的邊緣徘徊。以松下與特斯拉聯(lián)合推出的21700的NCA電池為例,其單體能量密度接近300Wh/kg,而國內(nèi)電池企業(yè)基于NCM架構(gòu)打造的NCM811電池,其能量密度僅為250Wh/kg。并且隨著單體密度提升,其熱穩(wěn)定性差、充放電脹氣等問題更為明顯。
雖然可以通過電池管理系統(tǒng)加以控制,但也可看出,三元鋰電池的發(fā)展已經(jīng)放慢了速度。此外,寄予厚望的石墨烯電池技術(shù)也遲遲未能突破,僅靠不斷加大電池?cái)?shù)量提升續(xù)航的發(fā)展路線已經(jīng)展現(xiàn)出了其發(fā)展局限性。
氫燃料電池能否規(guī)?;占?,這其中有政策以及資本市場(chǎng)的推動(dòng),更有三元鋰電池放慢發(fā)展的襯托,不過,氫燃料電池有加注時(shí)間以及溫度工作區(qū)間等優(yōu)勢(shì),對(duì)于寒冷的北方以及充電不方便的區(qū)域,將成為純電動(dòng)汽車的有效補(bǔ)充。但可以預(yù)見,氫燃料電池汽車剛剛走過起跑線,未來發(fā)展值得期待。
原標(biāo)題:氫燃料電池走下神壇 能否與鋰電池并駕齊驅(qū)飛入百姓家?