氢燃料电池汽车要来了?氢燃料电池技术路线再起争议

拈花煮酒 2021-04-07 16:47:23

技术路线是汽车产业始终争论不休却又不得不争论的一个话题。最近,氢燃料电池技术路线再起争议。


大众汽车集团首席执行官赫伯特·迪斯在接受媒体采访时表示:“你们不会看到任何氢能源的乘用车,在大规模市场中应用氢燃料电池技术的想法太过乐观了,10年内都不可能,因为这背后的物理学逻辑不合理。”

氢燃料电池汽车要来了?氢燃料电池技术路线再起争议

如果单是迪斯这样看,也许争议还不会太大,毕竟大众汽车在很多人眼中是传统燃油车的代表。但是,造车新势力的代表——特斯拉首席执行官埃隆·马斯克站出来否定氢燃料电池技术路线就大不一样了。马斯克在社交软件上明确表态:氢燃料电池是“智商税”,用在汽车上是一个愚蠢的选择。几乎同时,中国新能源车企比亚迪的创始人王传福也表示不看好民用新能源汽车用氢燃料电池。


三家车企掌门人不约而同“炮轰”氢燃料电池汽车,自然成为业界热点话题。那么,氢燃料电池汽车有这么不堪吗?笔者认为,其实并不是氢燃料电池技术路线前景不光明,而是成本居高不下的现实过于残酷,让不少企业望而却步。


清华大学车辆与运载学院教授宋健就表示,当前制氢、储氢、运氢等方面都面临成本过高问题。以日加氢量500千克的35兆帕外供氢加氢站为例,建设成本就高达1200万元左右,这还不包含土地成本;而建同样规模的充电站,成本不到其1/10。


本报在调查多个致力于氢燃料电池汽车推广的城市时也发现,成本高是一个巨大的障碍。比如江苏某市建造的一座加氢站,成本在1500万元左右,而加氢的价格也高于使用燃油或者充电的价格。


事实上,经过10多年的发展,氢燃料汽车的制造成本已经大幅度下降,比如国内的氢燃料电池客车已经从超千万元降低到100万元以内;日本丰田生产的氢燃料电池轿车Mirai,成本和售价也逐步接近传统燃油车。


当然,这并不意味着氢燃料电池汽车完整的生态体系已经建立。如果没有完整的生态体系,氢燃料电池汽车大规模商业化应用仍遥不可及。


虽然电动汽车是当下新能源汽车发展的主流,是看得见的未来,但并不意味着氢燃料电池汽车就前景黯淡,也不代表发展氢燃料电池汽车是错误选择。氢燃料电池汽车可以真正做到零污染,是汽车工业所追求的终极目标。


事实上,氢燃料电池汽车目前的状况就像早期电动汽车一样。电动汽车的成本也曾经“高高在上”,经过技术的不断进步和市场的逐步推广,成本才日渐降低,终于能够让普通消费者接受。所以,氢燃料电池汽车要想早日实现商业化,必须解决成本过高问题。那么,如何解决这一难题?


首先,车企应该携手合作,进行相关技术的攻关。技术领先的车企可以考虑免费开放更多技术专利,让更多车企参与到氢燃料电池汽车的研发中。目前,丰田已在全球范围内开放了约5680项燃料电池技术相关专利。


其次,政府和相关企业在大力推进氢燃料电池汽车发展的同时,不能盲目大干快上,要充分尊重产业发展规律,一步一个脚印,避免有限而宝贵的资源被大量浪费。

氢燃料电池汽车要来了?氢燃料电池技术路线再起争议

在氢燃料电池技术路线问题上,既要避免全盘否定,也要切忌浮躁冒进。在坚持纯电路线的同时,我们也应该继续坚持发展氢燃料电池技术。一旦成本等影响商业化应用的阻碍被消除,氢燃料电池汽车将会是比目前的燃油车和电动汽车更先进的产品。对企业来说,应该学习丰田在技术研发上的精神,不管是油电混合技术还是氢燃料电池技术,都是在坚持持续研发,持续解决存在的问题。


用发展的眼光解决发展中的问题,用发展的方法解决发展中遇到的困难。唯有此,产业和企业才能实现真正的跨越式发展。


氢燃料电池汽车要来了?


之前每次聊到新能源车,无论是纯电动,还是PHEV或增程式等等,不管哪种技术路线,都总会有一些朋友理直气壮地说,这些压根都不能算“新能源车”,又或者说还不是真正的“环保”。因为他们认为,只有采用氢能源的汽车才是真的环保,真的“新能源”。


我觉得这其实没什么好争论,因为不管怎样,至少在国内家用车市场上,短期内我们都不太可能买到正式量产的氢能源汽车,严谨地说,是氢燃料电池车。但前段时间,长城汽车举行了一个关于氢能源的发布会,并宣布今年内推出全球首款C级氢燃料电池SUV,引起了很多人的兴趣。


搭载氢燃料电池技术的电动车真的要来了吗?在回答这个问题之前,我想先和大家简单梳理一下关于氢燃料电池车的一些知识。


我先简单说说氢燃料电池(Hydrogen Fuel Cell)是个什么玩意儿吧。


虽然“氢燃料电池”这五个字里面,有“电池”这两个字,但实际上,它和我们日常用的那种小电池,或者汽车上的锂电池,都不太一样。燃料电池(Fuel Cell)其实是一个能把燃料中的化学能转换成电能的发电装置。所以这个“燃料电池”是需要不断加入“燃料”才能产生电的,而这个燃料,最常见的就是氢。

氢燃料电池汽车要来了?氢燃料电池技术路线再起争议

简单补充一句,虽然任何的能分解出氢气的碳氢化合物,例如天然气、醇、或甲烷等,都可以分解出氢,但分解的产物中含有二氧化碳,也就是不那么环保了,所以最终在汽车上使用的燃料电池,都是直接使用氢气作为“燃料”,最后排出的就只有水和热量,没有任何污染。


但别误会,这并不代表氢燃料电池就是“绝对环保”的,因为要生产氢气,也是要通过分解水获得的,换言之也需要用到电。所以只有通过用风能或者太阳能产生的电,也就是俗称的“绿电”来生产的氢气,才是真真正正的“0污染”。


氢燃料电池其实也有好几种类型,我们通常说的搭载在汽车上的,学名叫做“质子交换膜燃料电池”。它的的工作原理比较简单,不十分严谨地概括起来,就是氢在贵金属催化剂表面上分解出电子和质子,质子通过交换膜到达电池的阴极侧,而电子则在外部电路中移动产生电能输出,用来驱动电动机工作。在阴极一侧,质子、电子与空气中的氧气在贵金属催化剂作用下结合生成水。


这里面的核心技术,就是质子交换膜和两极的贵金属催化剂了。但这并不是普及氢燃料电池车最大的障碍。


那真正的障碍是什么呢?


从技术角度来说,生产氢气并不难,真正难的是氢气的储存、运输方面。这个储存,包括了车上的储氢罐,以及加氢站的存储设施,而运输,则主要是指从工厂到加氢站之间的运输。


不久之前,中国工程院院士陈学东在一个论坛上演讲时表示,能承受70MPa压力的Ⅳ型车载高压储氢瓶以及瓶口组合阀技术,我们国家还未完全掌握制造技术,用于高压氢气公路运输的大容量Ⅳ型管束瓶,我们国家也还没研发出来;车用燃料电池空压机、氢气再循环泵等也存在“卡脖子”问题,很多关键技术还是掌握在外国企业的手中。


“卡脖子”的问题,其实也意味着成本难以降低。当然了,目前加氢站的数量太少,建设成本过高,也是影响氢燃料电池车普及的重要因素。


在长城前几天的氢能源发布会上,长城虽然表示已经实现了“电堆及组件、燃料电池发电及组件(控制器等)、Ⅳ型储氢瓶、高压储氢阀门、氢安全、液氢工艺”六大核心技术和产品的知识产权完全自主化,并已完成了全产业链核心技术布局,但离真正的大规模量产还需不少时日。


按照长城汽车的规划,2021-2025年开启氢时代,聚焦氢示范;2025-2035年发展氢经济,开放氢生态。


但比较“尴尬”的是,近年来三元锂电池,以及固态电池技术的进步越来越快,如果此前蔚来的计划能如期实现,2022年将会推出150kWh的固态电池,到时候蔚来旗下几款车型的NEDC续航里程将超过1000km。而且其他品牌此前也声称有计划推出搭载固态电池的纯电动车。


所以照此推算,可能到了2025年,大容量固态电池技术已经较为成熟,并且逐步普及。到时候纯电续航里程达到1000km的电动车可能不再是少数,大功率的超高速充电技术可能也开始普及,使得充电速度大大缩短。


到时候,目前氢燃料电池车补充燃料快(加满小于5分钟)、续航里程长(约800km左右)的优势,可能就不如现在这么明显了。而加氢站的建设也取决于国家扶持力度和各种技术的发展,按照目前的规划来看,到时也远不如现在加油站数量多。


虽然现在日本、韩国都在大力发展氢燃料电池车,丰田的Mirai、现代的Nexo都已量产,奔驰和宝马也计划推出氢燃料电池车,但氢燃料电池车最终能否大规模量产走入平常百姓家,完全取代搭载锂电池或者固态电池的电动车,还真的是未知之数。


来源:韦熙宇大家车言论、中国汽车报网 · 张忠岳

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