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漸入佳境的氫燃料電池汽車,像極了2012年的電動(dòng)車?
日期:2023-06-15   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_sunmengqian 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
近日,廣東省10部門發(fā)布的《廣東省全面推行清潔生產(chǎn)實(shí)施方案(2023—2025年)》提出,要有序發(fā)展氫燃料電池汽車,穩(wěn)步推動(dòng)電力、氫燃料車輛對(duì)燃油商用、專用等車輛的替代。

無獨(dú)有偶。2023年5月5日,北京市大興區(qū)10輛氫燃料電池公交車正式“上崗”,全部投放給興40路車隊(duì)。

作為推進(jìn)“碳達(dá)峰、碳中和”的有效路徑,氫能被推上了風(fēng)口,尤其是在燃料電池領(lǐng)域。與電動(dòng)汽車相比,氫燃料電池汽車在使用過程中消耗氫氣和氧氣,通過電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電,最后排出的是水,“零碳”是其最大優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的預(yù)測(cè),2020年以后中國氫能需求持續(xù)增加,尤其是2030年以后,為達(dá)成“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo),氫能需求量將大增。2026年至2035年中國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到5萬億元。業(yè)界人士表示,氫能具有來源豐富、應(yīng)用廣泛、燃燒熱值高、清潔綠色等特點(diǎn),其燃燒熱值遠(yuǎn)高于其他燃料,是目前最有潛力替代傳統(tǒng)化石資源的“未來能源”之一。

氫燃料電池車競(jìng)爭(zhēng)力分析

氫燃料電池車與柴油車和純電車相比具有諸多優(yōu)勢(shì):


從經(jīng)濟(jì)性上看,在國家示范城市群政策期內(nèi),補(bǔ)貼后氫燃料電池車的購車成本已經(jīng)接近甚至低于柴油車和純電車,且單位TCO與柴油車和純電動(dòng)車相比也具有一定競(jìng)爭(zhēng)力。今后隨著電堆系統(tǒng)規(guī)?;a(chǎn)、技術(shù)進(jìn)步以及加氫成本的降低,氫燃料電池車的經(jīng)濟(jì)性有望進(jìn)一步凸顯,迎來爆發(fā)式增長。

從使用便利性上看,氫燃料電池車具有與柴油車類似的便捷性,加氫時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于充電時(shí)間,單次續(xù)駛里程比電動(dòng)車更長,且同款車型載重量要高于電動(dòng)車,同時(shí)還能滿足重載、低溫環(huán)境啟動(dòng)等苛刻條件的要求,在中長途運(yùn)輸方面更具有優(yōu)勢(shì)。

從環(huán)保角度看,氫燃料電池車與電動(dòng)車一樣具有零排放優(yōu)勢(shì),每使用1kg氫氣替代汽柴油可減排10~15kg二氧化碳,且無NOx及顆粒物排放,對(duì)于在交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)具有重要推動(dòng)作用。

政策支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

“現(xiàn)在的氫燃料電池行業(yè),跟十年前的電動(dòng)車行業(yè)類似。”近日,國氫科技的技術(shù)總監(jiān)陳平在接受媒體采訪時(shí)表示,不論是整車,還是電池、電機(jī)這種關(guān)鍵零部件,國家的政策導(dǎo)向?qū)Ξa(chǎn)業(yè)的促進(jìn)作用非常大。目前,氫能已經(jīng)納入我國能源戰(zhàn)略,成為我國優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和保障國家能源供應(yīng)安全的戰(zhàn)略選擇。

自2016年以來,國家加速推出氫能源相關(guān)政策,強(qiáng)調(diào)要加速發(fā)展氫能源產(chǎn)業(yè)。國家在2020年制定了燃料電池汽車示范應(yīng)用的支持政策,鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)集群聯(lián)合開展關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)。截止2022年2月,已有兩批5個(gè)城市群獲批,各城市群的申報(bào)方案充分地結(jié)合了組團(tuán)城市氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì),深入地挖掘了特色的應(yīng)用場(chǎng)景,譬如家具配送、港口運(yùn)輸、冷鏈物流等,同步規(guī)劃相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施,并在支持技術(shù)研發(fā)、引進(jìn)高質(zhì)量人才、搭建創(chuàng)新平臺(tái)等支持政策和地方配套資金上給予充分保障。

2021年10月29日,國家發(fā)展改革委聯(lián)合生態(tài)環(huán)境部等部門印發(fā)《“十四五”全國清潔生產(chǎn)推行方案》,提出通過綠氫煉化、氫能冶金等手段加快燃料原材料的清潔替代和清潔生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用示范。2022年3月,國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》,首次明確氫能是未來國家能源體系的重要組成部分,并對(duì)氫能作了15年長遠(yuǎn)規(guī)劃,制定了三個(gè)五年維度的發(fā)展目標(biāo)。

在國家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中都提到要加快儲(chǔ)能、氫能發(fā)展,各地方政府也相繼出臺(tái)氫能產(chǎn)業(yè)扶持政策,氫能產(chǎn)業(yè)的版圖持續(xù)擴(kuò)展。據(jù)統(tǒng)計(jì),廣東、北京、河南、浙江、陜西等20余個(gè)?。▍^(qū)、市)出臺(tái)了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)政策。

從國家及地方出臺(tái)的相關(guān)政策來看,我國對(duì)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)扶持的重心,是從系統(tǒng)集成逐漸擴(kuò)展到上游的關(guān)鍵零部件以及核心材料方面??梢哉雇氖牵S著我國燃料電池汽車城市群示范工作的不斷推進(jìn),將持續(xù)拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展并促進(jìn)關(guān)鍵核心技術(shù)升級(jí),氫能制、儲(chǔ)、運(yùn)、加、用的全鏈條成本將進(jìn)一步降低,氫燃料電池汽車全生命周期成本將逐步和傳統(tǒng)燃油車輛接近。

產(chǎn)業(yè)化速度逐漸加快

1966年美國通用汽車首次真正將氫燃料電池(堿性)應(yīng)用在汽車上(Electrovan),將所有的燃料電池部件和儲(chǔ)氫罐裝在面包車的后部,整車僅容下兩人,行駛里程約120英里。

1993年加拿大巴拉德動(dòng)力公司研制出世界首輛質(zhì)子膜氫燃料電池汽車。近20年,戴姆勒、現(xiàn)代、豐田等各個(gè)車企在氫燃料電池汽車方面不斷研發(fā)改進(jìn),已陸續(xù)開發(fā)出NECAR、NEXO、MIRAI等一系列標(biāo)志性的車型,也快速打開了氫燃料電池在全球各類車型上的全面應(yīng)用。

近5年中國氫能產(chǎn)業(yè)化速度明顯加快,尤其是企業(yè)、資本的關(guān)注與參與大幅增加,已涌現(xiàn)出包括億華通、重塑、上汽捷氫、東岳氫能等一批骨干企業(yè)正在全面加快發(fā)展步伐,努力實(shí)現(xiàn)后來居上。國務(wù)院辦公廳在2020年發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》提出,力爭(zhēng)經(jīng)過15年的持續(xù)努力,燃料電池汽車實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

據(jù)歐陽明高院士介紹,中國氫能燃料電池系統(tǒng)、燃料電池汽車2022年銷售超過3000輛,累計(jì)1.3萬輛以上,在全球商用車燃料電池排在全球第一位,應(yīng)用場(chǎng)景也從最開始的單一大客車到目前已經(jīng)覆蓋到全系的商用車,累計(jì)已有60余家整車企業(yè)推出燃料電池汽車,70余家燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)企業(yè)。

根據(jù)相關(guān)研究規(guī)劃,預(yù)計(jì)在“十四五”期間,我國氫燃料電池汽車保有量將達(dá)到10萬輛,2035年將突破100萬輛,應(yīng)用場(chǎng)景也將會(huì)呈現(xiàn)出多元化發(fā)展的趨勢(shì)。

另據(jù)研報(bào)顯示,中國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)目前與2012年鋰電池極為相似,政策自上而下支持,技術(shù)達(dá)到產(chǎn)業(yè)化條件,企業(yè)加快布局速度,產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化進(jìn)程開啟,資本市場(chǎng)投融資熱度持續(xù)上升。與日本、美國相似,我國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)有較大的增量,處在行業(yè)上升階段,萬億級(jí)產(chǎn)業(yè)挖掘大幕已經(jīng)拉開。

卡脖子技術(shù)問題仍待攻克

對(duì)于氫燃料電池在乘用車上的應(yīng)用,業(yè)內(nèi)仍然存在一定的爭(zhēng)議,這主要也在于燃料電池商業(yè)化面臨成本高昂、加氫站基礎(chǔ)設(shè)施不完善等挑戰(zhàn)。以豐田Mirai為例,其以進(jìn)口形式在國內(nèi)的起售價(jià)達(dá)74.8萬元,遠(yuǎn)高于豐田燃油車的售價(jià)。

中國工程院院士衣寶廉曾公開表示,要實(shí)現(xiàn)無補(bǔ)貼的燃料電池車商業(yè)化,必須大幅度降低燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的成本和氫氣的成本,同時(shí)降低加氫站的建設(shè)費(fèi)用。中國工程院院士歐陽明高指出,目前發(fā)展氫燃料電池還需要解決多方面的問題,包括成本降低、加大功率、提高效率以及延長壽命等。

氫燃料電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及成本構(gòu)成

“當(dāng)前國內(nèi)整個(gè)氫燃料電池系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)力在快速提升,但是部分核心零部件與國外差距仍很大。”未勢(shì)能源科技有限公司副總裁解超表示,氫燃料電池系統(tǒng)主要包括電堆、質(zhì)子交換膜、膜電極、雙極板、催化劑,儲(chǔ)氫系統(tǒng)主要包括儲(chǔ)氫瓶、瓶口閥和減壓閥等核心零部件。其中,閥門嚴(yán)重依賴進(jìn)口,質(zhì)子交換膜和催化劑也未取得實(shí)質(zhì)性突破。“不是國內(nèi)企業(yè)造不出來,而是在使用壽命、技術(shù)等方面達(dá)不到國外的水平。”

技術(shù)突破方面,歐陽明高院士表示:“現(xiàn)在車用質(zhì)子交換膜燃料電池集成已經(jīng)取得重大突破,相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)建立,但是電堆水平與國外仍有差距,膜電極尤其是重卡的膜電極成本很高,我們正致力于降低其成本。”

“氫氧燃料電池對(duì)催化劑的要求是高催化活性、高穩(wěn)定性、長壽命,目前只有鉑族金屬可以用,但鉑族金屬資源少,價(jià)格昂貴。當(dāng)前鉑基催化劑被少數(shù)幾家國際公司所壟斷,研發(fā)催化活性和穩(wěn)定性更高的催化劑并實(shí)現(xiàn)商品化應(yīng)用是關(guān)鍵,希望我國的催化劑產(chǎn)業(yè)要跟上,如果不解決這個(gè)問題,大規(guī)模發(fā)展是不可能的。”孫世剛院士表示。 

原標(biāo)題:漸入佳境的氫燃料電池汽車,像極了2012年的電動(dòng)車?
 
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