“我從沒想過還能再見到它。”弗洛伊德,91歲?Wyczalek在2016又壹次坐進了Electrovan的駕駛室。
握著他50年前參與制造的世界上第壹輛燃料電池概念車的方向盤,這位前通用汽車工程師眼裏有光。
轉眼又是四年。2020年9月8日,通用汽車宣布以20億美元入股電動汽車公司Nikola,其中燃料電池技術的應用是雙方戰略合作的亮點之壹。“數十億美元”,這就是尼古拉·特雷弗的創始人?米爾頓對通用燃料電池項目的評價。
在萬裏之外的中國,很多人都說2020年是氫能元年。
逐利資本不太會撒謊。氫雲鏈數據顯示,2020年前7個月,中國氫能行業名義總投資超過6543.8+030億元,同比增長超過30%,投資100億元的項目有5個,而2065.438+09年同期只有2個。
今天,有超過40個地方政府支持氫能的發展。據不完全統計,目前我國氫燃料電池堆規劃容量超過3,000 MW,燃料電池汽車預計產量超過65438+萬輛。
9月13日,SAIC正式發布全球首款燃料電池MPV?MAXUS蔡斯·馬克斯?EUNIQ?7.同時公布了其“氫戰略”。
資本、政府、汽車公司紛紛介入。在這個逐漸降溫的九月,中國的氫燃料電池市場格外火爆。
氫的誘惑?
說到燃料電池,現在很多人都習慣性的加上壹個詞——氫,也就是氫燃料電池,暗示著這是壹種能量和動力的變化。
人類的每壹次能源革命,都是壹個增強減碳氫化和能量密度的過程。
氫氣是壹種高能高效的能源載體。在古代,木材作為燃料的能量密度只有每公斤0.13兆焦。現在標準煤、石油、天然氣、氫氣的最高能量密度達到140兆焦耳。
而且氫能是壹種可再生能源,可以通過多種方式獲得。無論是工業副產品、石化能源還是水,人類都可以通過各種方式從中獲取氫氣。
21世紀,人類正從化石燃料時代走向綠色能源時代。中國工程院院士幹勇認為,轉型可以分為兩部分:壹是從化石能源消費到綠色能源再生的轉型,二是從高碳燃料到低碳燃料的轉型。如果回歸本質,還是燃料的“加氫降碳”。
“零碳”能源最終指向氫能,氫能是零排放的清潔能源。氫氧充分反應的最終產物只有水。
氫的吸引力如此之大,以至於世界各國政府都開始制定戰略。
日本等許多國家都把氫能社會作為國家戰略。自新冠肺炎疫情爆發以來,德國等國已將氫能視為振興經濟的重要手段。2020年6月,德國宣布再投資90億歐元支持氫能發展。
中國也開始在這方面布局。2065438+2006年5月,中共中央、國務院發布《國家創新驅動發展戰略綱要》,稱要“發展氫能、燃料電池等新壹代能源技術。”
之後,2019年,氫燃料電池首次被列入政府工作報告,2020年,氫能被列入能源法草案。近日有媒體報道,由多個部委參與的中國氫能發展總體規劃正在制定中,中國氫能頂層設計呼之欲出。
在落地方面,汽車產業是氫能戰略的重要組成部分。
作為二氧化碳等溫室氣體的主要排放者,汽車需要通過燃料電池系統使用氫燃料。
燃料電池是壹種通過電化學反應將外部供給的燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能、熱能和其他反應產物的發電設備。
目前工業上已經研究的燃料電池是以氫氣為外供燃料,氧氣為氧化劑的質子交換膜氫燃料電池。燃料電池汽車是以車載燃料電池系統產生的電能為動力或主動力的汽車。
1966 10 10月28日,在美國密歇根州,通用汽車公司展出了壹款名為Electrovan的概念車,該車被視為世界上第壹款燃料電池汽車,但由於成本過高,當時並未推廣。
如今,無論是國內還是國外,汽車電動化的趨勢不可阻擋。然而,前途是光明的,道路是曲折的。從過去到現在,電池安全仍然是很多消費者猶豫購買純電動汽車的重要因素。近日,當代安培科技有限公司的“811”電池也陷入了安全糾紛。
氫燃料電池也是電氣化浪潮中的壹員,“燃料電池的安全性高於鋰離子電池。”中國工程院院士易寶蓮認為,氫燃料電池本質上是壹種通過電化學反應實現的能量轉換裝置,與鋰電池原理壹致,但在工作模式上更類似於內燃機。
內燃機的汽油(柴油)儲存在油箱裏,燃料電池的氫氣儲存在儲氫瓶裏。前者有發動機進行能量轉換,後者的能量轉換場所在燃料電池堆裏,和儲氫瓶是分開的。
“我搞了壹輩子燃料電池,從沒發生過燃燒爆炸事故。”易寶蓮說,燃料電池堆裏的能量非常少。如果出了問題,只要切斷氫氣的供應,就能保證安全。
然而,這樣壹種高能、高效、安全的可再生清潔能源才剛剛進入商業化的窗口期。
兩伏後兩個黎明?
目前,氫燃料電池汽車的普及是20世紀以來的第三次浪潮。
伊萊萬將軍在1966年並沒有掀起多大波瀾,直到1973年第四次中東戰爭爆發,才帶來了燃料電池商業化的第壹波浪潮。
當時,國際石油輸出國組織(石油輸出國組織)對以色列和其他國家實行石油禁運。才三個月,從1973 10到10月的1,國際油價從10月的3.11。
石油危機讓民用燃料電池汽車的研發和投資熱了壹段時間,但這壹波並不持久。隨著危機的暫時解決,燃料電池熱潮逐漸降溫。
第二次浪潮興起於2000年左右,由加拿大Ballard等燃料電池制造商推動。但由於當時的技術還不夠成熟,無法商業化應用,車企不支持,消費者沒有需求,零部件供應商也無法支撐燃料電池車市場,最終氫動力汽車沒有發展起來。
壹段時間以來,由於氫燃料汽車在全球範圍內遲遲不能量產,很多政策逐漸向搭載鋰電池的純電動汽車傾斜,氫燃料汽車整個產業鏈頻頻倒閉。
到了2014年,豐田終於推出了全球首款量產氫燃料電池汽車Mirai未來組合,氫能汽車產業在沈寂多年後重新煥發生機。
以此為起點,汽車領域第三波氫能的暗流開始湧動。不過,或許這壹波氫燃料電池的商業化真的能起來。
在國家政策的支持下,豐田引進了Mirai未來組合,本田的Clarity、現代NEXO等乘用車也已經量產。SAIC還推出了配備氫燃料電池系統的榮威950。
中國汽車工程學會常務副理事長兼秘書長張金華在2018中表示,國外汽車企業量產車型的主要性能,包括壽命、功率密度、價格等,與傳統汽車相比具有壹定的競爭力。
在商用車領域,豐田加碼,而通用選擇與電動卡車公司Nikola合作,推動燃料電池系統在卡車領域的落地。中國的長城、福田、SAIC也在努力。
但與國外相比,我國在氫燃料電池領域的技術實力仍有短板。
“應該正視的是,我國氫能和燃料電池產業與國外先進水平還有壹定差距。”中國工程院院士、中國礦業大學(北京)教授彭蘇萍表示,“卡脖子”技術分布在氫能產業的諸多環節,亟待打破技術封鎖,包括氫氣儲運技術的短板和相關核心設備主要依賴進口。
被什麽卡住了??
燃料電池技術最初用於航空航天、軍事等領域。從技術本身來看,已經比較成熟,沒有太大難度。
但由於不計成本的用於航空航天和軍事領域,燃料電池的技術門檻其實很高。推廣到民用領域,如何削減成本成為關鍵。
無論是國內還是國外,制約氫燃料電池汽車發展的核心因素之壹就是氫氣本身。
在用戶端和政府端,對燃料電池汽車的認知非常不足,對其安全性的質疑也很多。與此同時,法規和標準並不完善,豐田在日本也遇到了困難:氫燃料電池汽車進入地下停車場等密閉空間時,沒有權威的第三方能夠證明不存在安全隱患。
張金華此前曾表示,許多官員仍將氫與不安全等同起來,因此普及科學非常重要。
好在政策正在放開。SAIC副總裁蘭透露,從今年開始,上海將不再把氫氣定義為危險化學品,而是將其轉化為燃料。“將它作為燃料來管理是政策上的壹個巨大變化。”
但問題還不止這些。氫能作為交通領域的能源,供應規模和價格都不足以支撐大規模的商業推廣,氫燃料加註困難,成本昂貴。
氫能產業鏈分為制氫、儲氫、運氫和加氫。
以終端加氫站為例,裏面的設備包括壓縮機、加氫機、順序控制櫃、卸氣櫃等。上海禾豐能源科技有限公司董事長方說,“加氫站裏建的很多設備都是國外品牌。目前來看,還很難下來。”
購買國外設備的成本會傳導到終端加氫價格上。目前,氫氣的價格對消費者來說仍然太貴。
SAIC氫燃料電池的壹位高級工程師告訴《高清汽車商業周刊》,“也許氫氣出廠時只需要幾塊錢,但經過脫硫、凈化、加壓運輸、加油站儲存,到了氫氣站就可能升壓。另外加加油站的成本可能占到40-50%,綜合成本很貴。”
近日,在安亭的加氫站,高清汽車商業周刊觀看了壹場加氫演示。機器屏幕顯示,0.35公斤氫氣需加25元人民幣,即每公斤氫氣價格高於70元。
但據相關人士透露,他們與加氫站簽訂的協議遠沒有這麽貴,每公斤不到40元。
但業界普遍認為,只有氫的價格達到20-25元,用戶才能有好的體驗。現在氫化的價格往往是每公斤60-70元,補貼後也在40元左右。相比加油或充電,汽車加氫的單價更貴。所以短期內很難通過純粹的市場化行為來推動。
回到氫燃料電池汽車的制造過程,從全球範圍來看,氫燃料電池汽車的產業鏈幾乎還沒有成熟。
“豐田、本田、現代大多是依靠背後的財團來建立壹個全封閉的體系。”廣東泰洛斯汽車動力系統有限公司總經理張瑞明向《高清汽車商業周刊》透露,現在催化劑、質子膜等很多核心材料和零部件都掌握在少數企業手中,成本居高不下。
上海傑氫科技有限公司總經理陸冰冰指出,催化劑、質子交換膜和碳紙是氫燃料電池電堆領域的關鍵技術和部件。
以質子交換膜為例,全氟結構的質子交換膜量產條件苛刻。壹方面,氟化工原料非常特殊,腐蝕性強,易爆炸,需要工業化穩定的生產平臺,需要時間積累。另壹方面,廠家還要和車企壹起進行實驗評估。“沒有實驗評估,沒人敢用妳的片子。”
更令人擔憂的是,全氟質子交換膜的發展還處於燒錢階段。據山東東嶽集團首席科學家張永明介紹:“這個膜壹直在虧損,每年幾千萬。普通公司不願意做,只有負責任的公司才願意做。”
國家也發現了這些問題。在2020年9月5日的TEDA論壇上,財政部經濟建設司壹級巡視員宋秋嶺解釋了燃料電池汽車財政補貼的變化。“轉型後示範政策的核心目標是支持企業加快突破關鍵核心技術,構建自主可控產業鏈。”
現在氫能各方面都沒有真正打通,燃料電池的關鍵核心技術都不在自己手裏。這是困擾中國企業的兩個關鍵問題。
兩者之間甚至存在矛盾,包括燃料電池系統與氫氣的價格矛盾——“做氫氣的覺得電堆貴,做電堆的覺得氫氣貴”,氫燃料電池汽車與加氫站的數量矛盾——“有車覺得沒(氫)站,有站覺得沒車”。
問題的關鍵在於“尺度”
100萬輛車的生死線?
截至2020年8月,我國已推廣超過7200輛燃料電池汽車,累計行駛裏程近1億公裏,已建成72座加氫站,但這還遠遠不夠。
“燃料電池汽車的數量在2035年必須達到壹百萬輛。如果達不到,就有風險。”中國科學院院士、清華大學教授歐陽明坦言。
從西方國家的公司來看,會有壹個“死亡之谷”,即技術開發成功後,商業化要克服投資規模、回報率、風險控制等困難,但中國現在已經在國家層面為企業搭建了橋梁,要利用好這個機會。
“目前我國燃料電池市場火熱,政策導向非常明顯,這是好事。”壹位深耕燃料電池市場幾十年的專家告訴《高清汽車商業周刊》。
可惜國內很多企業只關註眼前利益,為了國家補貼把錢花在生產上,而不是改進技術。因此,補貼政策既要照顧現狀,又要鼓勵自主專利研發,促進技術進步。今年“以獎代補”的政策變化也與這壹原則不謀而合。
畢竟在政策的基礎上,企業的積極投入才是推動行業進步的動力。
同濟大學燃料電池汽車技術研究所所長張彤直言,“受各種因素影響,國內企業的投入仍然不足,行業會很難起來。”另壹方面,豐田、通用等車企在燃料電池上的投入已有幾十年,近幾年的研發費用每年都達到數億美元。
但是,張彤說,SAIC在這方面是個例外。作為中國最早開發燃料電池技術的汽車企業,SAIC於2001啟動了鳳凰壹號燃料電池汽車項目。2006年,燃料電池事業部正式成立。從整車集成、系統集成到電堆技術的突破,公司壹直投入研發,先後推出燃料電池乘用車榮威750、950和商用車SAIC大通FCV80、EUNIQ?7等車型。
在此期間,許多與燃料電池相關的企業倒閉或轉型,SAIC當然也受到影響。
當時前瞻技術研究部燃料電池系統處處長陳對《高清汽車商業周刊》坦言,“外面都死了,也有質疑。這是正確的方向嗎?終於堅持下來了。”
現在越來越多的國內車企加入進來,SAIC大通MAXUS?EUNIQ?計劃瞄準高端商旅領域,進軍個人消費市場,國產燃料電池商業化開始加速突破。
發布MAXUS?EUNIQ?與此同時,SAIC也發布了“氫戰略”:到2025年,至少推出十款燃料電池汽車產品,SAIC傑氫科技達到100億市值,建立超過1000人的燃料電池R&D和運營團隊,形成10000輛汽車燃料電池的產銷規模,市場份額達到10%?以上。
“燃料電池乘用車受基礎設施限制很大。目前比較適合商用車,在加氫站周邊運營,在公共交通、物流、城市出行方面占得先機。”蘭說道。
在今年的TEDA論壇上,宋秋嶺表示:“本次演示重點推動燃料電池汽車在中重型商用車領域的產業化應用,並向重卡傾斜。”
的確,與乘用車相比,公交車和卡車對燃料電池的技術要求更低。商用車的規模可以培養出壹批能源供應、零部件甚至材料的供應商,打造中國的自主產業鏈,然後逐步提高技術水平,再擴展到乘用車領域。
正如SAIC副總裁兼總工程師祖思傑所說,燃料電池首先要大規模應用於商用車,規模帶動行業良性循環。
在未來很長壹段時間內,結合混動,乘用車將繼續堅持純電路路線,客車、卡車等商用車比例將增加燃料電池技術的應用。“雙線推進”將是新能源汽車的發展趨勢。
更多的問題還在後面。商業化後,企業還要考慮“燃料電池問題的容忍度”,即如何提供售後服務。中國能源工程集團首席科學家範指出,這是過去許多美國燃料電池企業失敗的主要問題,也將是未來中國企業必須面對的困難。
“妳醒了嗎?”範說,他希望修行者問自己這個問題。
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