鉅大LARGE | 點擊量：742次 | 2019年04月15日
日本的燃料電池會被超越嗎
北美企業也將命運押注在燃料電池及其商業化應用上，與日系企業展開一場面向燃料電池的話語權爭奪戰。
在過去一到兩年里，鋰離子二次電池（LIB）和電動汽車（EV）成為社會的焦點，在日本甚至有許多技術人員認為燃料電池(FC)和燃料電池汽車（FCV）已經失去擴張方向。然而，與這一觀點相反的事實是，FC在某些特殊使用場景迅速蔓延。在某些現有二次電池難以滿足條件的用途中，采用FC替換現有2次電池的趨勢逐漸明顯。
不僅如此，北美企業也將命運押注在燃料電池及其商業化應用上。雖然日系企業一直對燃料電池不離不棄，也極力提高它的地位，但其他海外企業正在與日系企業展開一場面向燃料電池的話語權爭奪戰。
燃料電池的多種商業化用途
迅速增長的采用燃料電池（FC）的用途或未來采用可能性很高的一些用途。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1)在現有叉車車型中，包括豐田品牌車型搭載的都是美國Plug Power公司制造的FC電源，2017年美國Amazon和沃爾瑪開始大量引進(a)。
2)2018年豐田汽車開始開發FC叉車，在豐田位于愛知縣豐田市的元町工廠導入了20臺試驗機型（b）。
3)建立了專用的氫氣站。無人機的場合如果采用當下的鋰離子充電電池大約只能持續飛行15~30分鐘，但如果替換成FC電源的話甚至有機型可以實現2小時飛行（C，d）。
4)FC巴士的引入主要在中國（e，f）進行。
5)日本東京站和臺場之間也有五輛FC公交車。7-11采用豐田開發的FCV，美國聯邦快遞公司則采用了Plug Power公司與美國Workhorse共同開發的FCV車型，進行了試運營（g，h）。
6)在德國，列車的非電氣化率很高，因為它比架設電線成本低，現在已經開始采用FC列車取代傳統的柴油火車（i）。
在倉庫內不分晝夜作業的叉車是燃料電池其中一個用途，這些叉車由于禁止排放廢氣，很早開始就被轉換為電力。但是最近，采用FC替代用作驅動電源的鉛（Pb）蓄電池的案例快速增加。據說超過20,000輛叉車已經采用“FC叉車”。
驅動這一轉變的是成立于1997年的美國燃料電池設備制造商Plug Power，直到2012年這家公司都是默默無聞，但2013年起他先后與美國的沃爾瑪和亞馬遜Amazon簽訂了數千萬美金規模的巨大訂單。此外，還得到了亞馬遜的投資。連續3年入選美國德勤會計師事務所（Deloitte）統計的全美增速最快的科技公司500強（2015-2017）名單。此名單中出現的大多數項目都是專注于硅谷的IT公司，從屬遠離IT的制造行業，且創業已經20年的公司被當選，這是極其少見的。
推出FC叉車的主要原因之一是其稼動率高。隨著IT郵購快遞業務的普及，物流倉庫需要24小時運營。但是現有的Pb蓄電池需要大量充電和更換時間，還需要增加額外的人員。此外有許多例如到-20℃極低溫度的冷藏倉庫，這些場所采用低溫性能不好的LIB電池很難進行替換。
而另一方面，FC電池不僅可以支持更長的續航里程，同時氫氣充填僅需3-5分鐘。低溫性能也非常卓越。2014年沃爾瑪開始采用FC替換現有的鉛-酸蓄電池之后，競爭對手亞馬孫也立刻開始大量導入。
除了FC叉車，燃料電池接下來的一個用途就是無人機。在自行漂浮的無人機中，電源的重量能量密度水平直接決定了是否可以采用這一類型電池。到目前為止，大多數使用LIB作為動力源的無人機巡航時間約為30分鐘且需要沒有載荷，在有載荷場合大約只能飛行約15分鐘，因此除了航拍照片之外，幾乎沒有其他實際應用。另一方面，FC的重量能量密度高達LIB的約5倍，由FC提供動力的一些“FC無人機”已經宣布可以用有效載荷飛行2小時。
在公交車、卡車和火車等用途上FC電池也展示出比LIB電池更強的特性。首先，超長的續航里程與便利的氫氣填充時間首當其沖是最大優勢，此外將FC導入公交車輛實際上是在叉車應用之前已經走上正軌，特別是在2016年以來，FC燃料電池公交車的運營在中國已經陸續開始。
FC燃料電池卡車市場也開始發展。美國的啤酒制造商Anheuser-Busch于2018年5月宣布與NikolaMotor公司簽訂合同，租賃最多800輛“FC Truck”，計劃于2020年后交付。Anheuser-Busch公司2017年曾訂購了40輛特斯拉的EV卡車“Tesla Semi”，但后續訂購FC卡車的數量是其數量的20倍。
Nikola Motor 公司創始人兼首席執行官Trevor Milton，是一家受特斯拉美國公司啟發的初創公司。特斯拉最初以20世紀早期科學家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）的姓氏命名，尼古拉（Nikola）就采用了這位科學家的名字命名。最初，它是一家汽車電氣化零部件制造商，最近已將EV卡車和FC卡車作為業務支柱。2018年5月Nikola公司提起訴訟，因為特斯拉的電動卡車「Tesla Semi」設計酷似Nikora的FC卡車車型「Nikola One」，要求特斯拉賠償20億美金。
在德國，2018年9月使用FC驅動電力的列車正式開始商業運營。德國有許多非電氣區域，一方面從環境考慮希望盡快停止柴油車在這些路段的運行，另一方面，鋪設架空線路需要花費大量的金錢和時間。這樣的背景之下，即使成本相對昂貴但沒有廢氣而且不需要架線的"FC列車"就成為了一個非常好的選擇。
事實上，日本鐵路綜合研究所在2000年中期就開發過類似于德國FC列車的一款FC列車。但是因為在電氣化進步的日本，引入FC列車的必要性很低，一度中止了研發。繼這次德國運動之后，該研究所正在考慮恢復開發。
此外，2018年9月底，豐田和JR東日本圍繞鐵路上氫氣的利用與汽車的移動協作為重點，已經簽署全面的業務合作基本協議。具體而言，據說是將FC技術引入鐵路車輛，在火車站或火車站附近建立氫氣站等。
日本車企竟要被超越？
“休息一下醒來，睜眼發現被超越”的趨勢，對于日本汽車制造商來說，同樣也適用于燃料電池汽車。豐田在2014年，本田在2016年就實現了FCV的量產，在全球范圍內領先，但之后就沒有進行過大的車型變更。而與此同時，許多海外汽車制造商卻紛紛大規模生產FCV或發布概念車型。
除大型公共汽車外的主要燃料電池汽車的上市時間（紅色字體顯示該燃料電池汽車未公開）。海外制造商已從2018年左右陸續開始量產FCV。有像現代汽車這樣的FCV車型變更的例子，但是日本生產商自最初的車型公告以來，還沒有實施過大的車型變更。
最近豐田宣布計劃在2020年后擴大其燃料電池汽車陣容。據稱新車型的價格將從目前的FCV（MIRAI）700萬日元的價格減少一半，但這樣是否能夠“追趕上世界”還很微妙。
甚至是關于向這些燃料電池汽車供應氫氣的公共氫氣站的數量，日本也正在追趕世界，預計未來將逐步提升速度。
直到2018年，日本在裝置數量方面都是世界領先，但未來預計會見證許多國家/地區的超越。內容根據2015年國際能源署（IEA）的“技術路線圖”創建，沒有數據的年份通過直線連接。
從上述趨勢來看，海外無論是從政策層面還是廠商的戰略，對于燃料電池市場的開發都更加熱衷，事實上，一些海外制造商對于“燃料電池業務”的推動已經堵上公司命運，達得瘋狂的地步。
例如，Plug Power之所以取得銷售成功，事實上他不僅銷售FC產品，還同時提供氫氣供應基礎設施和服務。為客戶的倉庫提供氫氣供應服務，這些倉庫在安裝氫氣站和可將氫氣填充到FC叉車中的氫氣罐之后，又像銷售城市燃氣一樣提供加氫服務。因為“沒有氫氣的FC”和“沒有軟件的計算機”一樣沒有任何意義。
但是，由于服務等的快速擴張，Plug power公司的單年度收支仍處于虧損狀態。受其影響，股票價格低迷。
開發FC卡車的Nikola也試圖在北美建立氫氣站。該公司宣布2022年，在北美地區建設364所，到2028年累計700所氫氣站。最初的30所將沿著訂購了Nikola 公司FC燃料電池卡車的Anheuser-Busch公司的卡車高速公路運輸線路進行建造。
Nikola也開始進行氫氣生產。2018年6月，宣布計劃從挪威Nell購買448臺水電解制氫設備。這相當于1GW的氫生產能力或約30個氫站。據說設置700所加氫站大約花費10億美金左右。
繼這些發展之后，在全球傳統叉車市場占據了約40％份額的豐田汽車，于2016年宣布開發自己的FC燃料電池叉車。2018年11月，它在自己的工廠內設立了氫氣站，導入了20臺車，在中國也至少有一個自己獨立的氫氣站。然而，豐田自己開發大量氫氣站或雇用氫氣供應服務等商業計劃尚未聽到。
每年市場擴張30％
海外公司在FC燃料電池項目中如此活躍是由于市場在不久的將來將實現快速增長。根據富士經濟在2019年1月發布的FC系統市場預測，2030年全球市場約為4.9萬億日元，約為2018年的23倍（圖5）。如果包括氫氣供應基礎設施等的相關市場，市場規模可能會進一步擴大。
2019年1月富士經濟公布的FC系統世界市場預測。未來將以每年約35％增速成長，到2030年將比2018年（a）增長約23倍規模；（b）看到PEFC類型燃料電池堆將超過SOFC類型。
該公司對FC燃料電池技術的另一個預測是，目前差不多市場規模相同的固體高分子電解質型燃料電池（PEFC）和固體氧化物燃料電池（SOFC），今后隨著市場擴大將拉開差距，到2030年，PEFC將占據約93％的市場份額。對于FC系統開發人員來說，這樣一來目標似乎更容易理解，而且更容易擴大量產規模。
下一篇：分析鋰電池廠家市場發展前景
