鉅大LARGE | 點擊量:980次 | 2019年03月03日
明人不說暗話:燃料電池才是新能源產(chǎn)業(yè)的未來
歷史上,從來沒有任何一個國家會坐視能源產(chǎn)業(yè)不管。如果不是因為美國人鉗制了日本人的海上原油運輸路線,那么珍珠港事件是不會爆發(fā)的。
如果科威特不是因為原油儲量達到伊拉克的八成,那么海灣戰(zhàn)爭沒準是不會爆發(fā)的。所以,當全球都在迎來能源轉(zhuǎn)型的時候,面對新能源產(chǎn)業(yè),也同樣不會有哪個國家坐視不管的。
從2014年開始,我國明顯加強了對新能源產(chǎn)業(yè)的扶持政策。這其中,又以新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展最快。在經(jīng)過了幾年的發(fā)展之后,我們已經(jīng)可以看到以固態(tài)電池為主的純電動車型,以及尚未出現(xiàn)在我們生活中的采用燃料電池的純電動車型。
所以,在面對琳瑯滿目的新能源路線時,新能源汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)該怎么走,似乎成了一個值得討論的問題。因為,這關(guān)系著整個新能源產(chǎn)業(yè)中最根本的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)問題。
在經(jīng)過了這幾年以固態(tài)電池為主的純電動車型的市場推廣后,基本上可以得出的結(jié)論是,純電動車似乎并不適合于目前汽車社會的運行方式。充電時間過長以及續(xù)航里程的問題正在深刻的影響著我們的用車體驗,尤其是充電時間過長的問題,又和停車難的汽車社會問題重疊在一起。
從目前來看,這似乎是個死結(jié)。而且,目前還沒有明確的是,固態(tài)電池報廢之后的回收處理問題,如果大規(guī)模推廣,這似乎又會引發(fā)新的環(huán)境問題。
所以,正如本田技研前社長伊東孝紳講到的那樣,純電動車只能滿足特定環(huán)境下的短途駕駛需求。
那么,在我們可見的未來內(nèi),氫燃料電池動力會是一個合理的選擇。
從根本上來看,氫燃料電池車型并不會改變眼下這個運行了132年的汽車社會的基本運作方式。即以加注燃料作為續(xù)航里程補充的汽車社會運行基礎(chǔ)。
氫燃料電池車型的續(xù)航里程補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有什么太大的差別。以豐田在南加州投放運行的Mirai燃料電池車的運行情況來看,一次氫燃料的加注時間大概是在三分鐘左右,而一次加注完成后豐田Mirai可實現(xiàn)續(xù)航里程可超過500公里——這完全是傳統(tǒng)內(nèi)燃機車的水平。
而在這種方式下,停車難的問題并不會作為一個次生問題與之合并,整個汽車社會的運行方式也不會有大的變化。更重要的一點在于,它所產(chǎn)生的次生的環(huán)境污染問題會比固態(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)的燃料電池車型在美國南加州試運行。本田也同樣有了量產(chǎn)版的燃料電池車型Clarity。
而歐洲汽車企業(yè)則奉行兩手抓兩手硬的政策,一邊研究見效快的固態(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,早在十幾年前就已經(jīng)推出了首款氫燃料動力的寶馬5系。不過沒有量產(chǎn)。
在國內(nèi),長城汽車是目前少有的幾家明確了燃料電池動力作為未來技術(shù)發(fā)展路線的企業(yè)。在2018年,長城汽車正式加入國際氫能委員會,成為首家進入該委員會的中國汽車企業(yè),同時該委員會成員還包括奧迪,寶馬,戴姆勒,通用,本田,現(xiàn)代及豐田等著名跨國汽車公司。
而長城這一次涉足的,已經(jīng)不僅僅局限在燃料汽車產(chǎn)品上,而是拓展到整個氫能源產(chǎn)業(yè)上。液態(tài)氫燃料的制作和儲存技術(shù)是目前長城汽車正在攻關(guān)的技術(shù)。
在2018年,也就是長城汽車加入到國際氫能委員會的同一年,全國第一家氫能技術(shù)中心在長城汽車投入使用,到2025年,長城將建設(shè)全國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)就是在純電動車上安裝一套小型的燃料電池發(fā)電機組,由此來驅(qū)動電動機的運行。事實上,燃料電池已經(jīng)作為一種新興的發(fā)電技術(shù)出現(xiàn)在部分電站當中。
燃料電池動力的運行原理是這樣的。氫燃料在燃料電池的陽極板,也就是負極,經(jīng)過催化層的作用,將氫原子的一個電子分離出來。然后失去電子的氫離子通過質(zhì)子交換膜到達燃料電池的陰極板,也就是正極。
游離后的電子不能并通過質(zhì)子交換膜,所以就只能經(jīng)過外部的通路到達陰極板與氫離子重新結(jié)合,在電子的運動過程中自然就在外電路產(chǎn)生電流。而這個電流經(jīng)過逆變器以及控制器等裝置之后,就能夠到達電動機驅(qū)動其運動產(chǎn)生動能。
到達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。整個過程并不會產(chǎn)生環(huán)境污染問題。
那么,它的技術(shù)難點就在于,那個不能讓游離的電子通過的質(zhì)子交換膜。而這個也是在過去很長一段時間內(nèi)制約著燃料電池車型發(fā)展的重大短板。因為,在過去,這個質(zhì)子交換膜的材料是鉑,沒錯,就是用來做鉆戒的鉑。
這個成本可見一斑。有多貴呢?在2010年上海世博會上試運行的那些燃料電池車型,單臺車的成本至少要超過300萬。所以,在很長一段時間內(nèi),整個汽車產(chǎn)業(yè)研究的問題就在于,燃料電池的成本如何降低。
轉(zhuǎn)機最終還是出現(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,以一種竹炭材料取代了鉑作為質(zhì)子交換膜。這樣一來,使得燃料電池車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,豐田也正式開放了Mirai燃料電池車的技術(shù)專利,為這一技術(shù)的普及掃清了障礙。
其實,豐田的此舉很好理解,在固態(tài)電池的純電動車正在成為可以迅速見效的一種新能源動力的趨勢下,只有放開技術(shù)專利才可以吸引到更多的汽車加入到燃料電池的研發(fā)當中,繼而推動氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),并且掌握氫燃料電池技術(shù)的標準制定權(quán)。這個,很重要。
燃料電池技術(shù)的另一個難點就在于,如何儲存和加注液態(tài)氫燃料。
目前以豐田、現(xiàn)代以及長城汽車的技術(shù)路線來看,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構(gòu)和車載儲氫罐需要高壓和隔熱的環(huán)境。長城汽車正在研發(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的使用成本。
據(jù)長城汽車預(yù)計,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障礙。
可以肯定的是,氫燃料電池技術(shù)是新能源動力技術(shù)的未來,而新能源產(chǎn)業(yè)也將成為未來我國要大力扶持的產(chǎn)業(yè)。當其他汽車企業(yè)還在固態(tài)電池的模式下探索解決方案的時候,長城汽車已經(jīng)開始的氫燃料電池技術(shù)的研發(fā)可以說走在了整個汽車產(chǎn)業(yè)的前列。
而這種前瞻性的研發(fā),不僅僅是有利于長城汽車本身的發(fā)展,也將會有助于我國的燃料電池產(chǎn)業(yè)在未來的燃料電池車型標準建立中話語權(quán)的提升。
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