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走出實驗室的氫燃料電池車,會成為中國新能源汽車的風向標嗎?

圖片來源@視覺中國

“2017年是我們中國燃料電池的元年,

行業中這麼認為,我也認同這個意見。”在近日舉辦的第五屆中韓汽車產業研討會上,中國汽車工程學會技術發展部產業研究院王菊表示。

一系列政策出臺,正推動氫燃料電池車市場回暖。10月初正式施行的雙積分新政中,對純電動汽車的補貼已經開始明確退坡,而對於氫燃料電池車的補貼則將持續到2020年,同時,2016年國家發改委出臺《能源技術創新行動計畫》,這也是第一次從發改委的角度出臺促進氫能的政策,

其中指出,到2030年左右實現氫能的商業化。

相比於電動汽車動力電池的能量密度、續航里程、充電效率等技術瓶頸,氫燃料電池車燃料來源廣泛、零排放以及充電快和續航廣等技術優勢成為政府堅持扶持的基礎。

擁有大量氫燃料電池車技術儲備的日韓車企,開始將這一技術提上戰略議程的重要位置。現代汽車集團方面直言,希望借此進行正名——現代汽車才是全球推出第一輛氫燃料電池量產車的汽車品牌。

同時,豐田在中國的氫燃料電池車密集爆出推進計畫。 10月31日,豐田汽車宣佈啟動氫燃料電池車(FCEV)“MIRAI 未來”在中國的實證實驗,同時豐田汽車研發中心(中國)有限公司(TMEC)的加氫站也在常熟落成,其正在極力推動自家氫燃料電池車進入中國市場的進度。

這背後正隱含著新一輪新能源車技術的博弈。

對於日韓車企來說,除了借助聆風拿下全球電動車銷量冠軍的日產集團,其餘車企都在電動汽車的發展上略顯遲疑,並一度與最大的中國市場脫節。

豐田至今沒有正式推出純電產品,本田的Clarity系列姍姍來遲,現代推出的伊蘭特EV面對國內競爭激烈的純電市場也有些形單影隻。但是,這些車企在氫燃料電池車的研發上則各有千秋。

早在2013年現代汽車就推出全球首款量產氫燃料電池汽車——途勝ix35,

2014年豐田也推出量產車MIRAI,緊隨兩者之後,2016年本田也推出自己的氫燃料電池汽車Clarity。

日韓車企相繼在氫燃料電池車領域取得技術突破,並推出有說服力的產品,讓氫燃料電池汽車技術開始進入資本和政策關注視野。這對於正全力押注純電動汽車的中國車企來說,顯然是又一個高懸於頂的挑戰。

節能減排終極方案?

全球無疑已經進入一個清潔能源的汽車時代。

公開報導顯示,北歐國家如挪威和荷蘭,宣佈要在2025年禁售石化燃料汽車;法國和英國的汽油車和柴油車只可以銷售到2040年;而中國工信部副部長辛國斌此前也公開表示,正在研討中國國內燃油車的停售方案。

而在全球的新能源汽車路線中,所有方案的基礎都是電驅動,包括純電動車EV,插電式混合動力車PHEV,氫能源燃料電池車FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)。

只是相比之下,能源來源不同。相比於火力發電同樣存在污染,水力發展資源受限,以及風力、太陽能等自然能源的分散化,氫是取之不竭的資源,其燃燒產物只有水。

很多人都知道,水分子的構成就是兩個氫原子和一個氧原子,電解水就是制氫的一個重要管道。

而且,碳在進行煉油的過程中,氫氣是它的副產品,核電站在發電過程中也會產生一定的氫氣,煉鐵過程中氫氣也作為一個副產品。

此外,低質的褐煤,甚至垃圾產生的沼氣,都能夠提取氫氣。“氫氣在我們日常的工業和生活過程當中,展現了非常多的可能性來源。”現代汽車集團代表李記相表示。

而且,更重要的一點是,3分鐘的加氫速度與加油一般,動輒600公里的續航里程更是比燃油車有過之而無不及。因此,氫燃料電池車在業界被稱為新能源車終極解決方案。

“燃料電池是汽車動力轉型的必然方向。”雖然國內尚沒有一家代表性的氫燃料電池企業出現,同濟大學汽車學院院長、國家智慧型新能源汽車協同創新中心主任余卓平也毫不諱言。

技術不再是主要瓶頸

雖然代表未來,但氫燃料電池車並不是新興技術。早在2001年,其已經進入全球汽車巨頭的未來技術博弈陣地。當時,德國大眾代表德國汽車工業選擇了清潔柴油技術,豐田為代表的日本汽車選擇了混合動力技術,而美國通用代表美國汽車工業選擇的正是氫燃料汽車技術。

但是後來,美國政府的政策向葉岩能源轉變,以及通用對新能源汽車路徑的調整,都讓氫燃料電池汽車淡出大眾視野。到2010年,氫燃料電池汽車經歷了近10年的沉默期。

轉捩點來自豐田和本田以及現代汽車集團,相繼在量產市場推出具備說服力的產品。2008年豐田的氫燃料電池車走出實驗室,進入消費市場,但是當時成本高企,未能推廣開來。

2014年豐田推出MIRAI,成本大幅降低,目前在日本的含稅售價是723萬日元,約合人民幣42萬元。據報導,其今年在日本和歐美已經銷售3000輛。

現代汽車也在2013年推出 FCEV 量產版的途勝,此後又發佈全新一代氫燃料電池SUV FCEV,預計2018年3月份上市,將搭載兩個氫氣罐,續航達到800公里。除此之外,本田2016年推出了自身的燃料電池車Clarity,賓士也在今年公開了氫燃料電池車。

現代的氫燃料電池概念車,預計2018年量產

“2015年,現代汽車在法國推廣氫燃料電池車,目前巴黎擁有37輛現代汽車的氫燃料電池計程車,並擁有10萬人以上的乘客使用量。可以說,通過這樣的應用和認證,就證明了氫燃料電池車可以實現量產,而且能夠確保顧客的安全以及舒適度。”現代汽車代表李記相表示。

針對消費者擔心的高壓儲氫系統存在安全隱患,李記相指出,完全可以通過技術來彌補,而且能夠通過實驗來證明。

“老款 FCEV 版途勝已經通過了火災、槍擊、跌落等試驗場景;燃料電池系統在感知到火災危險時會在高壓狀態瞬間釋放氫氣,在大量高壓氫氣噴出時,環境氧氣不足導致氫氣無法充分燃燒,反而可以起到滅火的效果;針對儲氫罐優化了整車結構,在 80km/h 追尾碰撞和 50km/h 剛性正碰的情況下,都能通過試驗要求。”

而對關於業界擔心的高成本催化劑問題,目前也已得到很好的解決。資料表明,鉑金(催化劑)用量較之前有了大幅下降, FCEV 對於鉑金的需求已經由之前 1g/kW 下降至 0.3g/kW,在實驗室條件下有可能實現0.1g/kW。

“成本已不再是制約 FCEV 的主要瓶頸,尤其是在豐田開放 FCEV 專利之後,眾人拾柴火焰高,需要全世界共同推動燃料電池技術發展。” 同濟大學智慧型新能源汽車協同創新中心主任余卓平認為。

各國押注氫燃料電池車,破冰商業化

豐田的Mirai

在頗具技術難度的氫燃料電池車領域,中國其實是一個早期參與者。余卓平在中韓汽車交流大會上表示,2006年,同濟大學汽車學院就開始自主研發氫燃料電池車超越一號,走了一條獨壁蹊徑的技術路線,並且在2007年米其林必比登新能源車挑戰賽上,同濟的超越3號就獲得過氫能耗最低的好成績。

但此前政策上的不確定,讓中國氫燃料電池車技術一直未能走進新能源路線的主流隊伍。

相比之下,在氫燃料電池車技術重地日韓國家,企業則獲取了十餘年的持續性支持。按照規劃,2020 年以後現代的 FCEV 產品線將逐漸涉及商用車領域。

在日本,氫燃料電池車普及的目標是,2020年產銷4萬輛,2025年達到20萬輛,2030年達到80萬輛。與之相適應,同期分別要建160座,230座,900座加氫站。

在汽車技術發源地德國,來自政府方面的計畫是,2020年要建成400座加氫站,到2030年,建成一個1000座規模的氫設施完整網路。

氫燃料電池汽車被市場不斷認知和接受,中國政策也開始發力。“政府補貼對純電動、插電都明確了退坡,燃料電池則會持續補貼到2020年,這也是催生民間對燃料電池技術熱心的主要原因。”談到中國的氫燃料電池車發展環境,余卓平表示。

2017年9月,上海首個氫能源基礎設施投資建設運營平臺成立,宣佈力爭在3至5年內建成“環上海加氫站走廊”。同時規劃聚集超過100家燃料電池汽車相關企業,在2025年建成50座加氫站,到2030年實現燃料電池汽車技術和製造總體達到國外同等水準。北京市經信委相關人士也透露,將在近期出臺關於加快推進新能源汽車發展的指導意見,對燃料電池進行推廣及引導。

“國家政策對於燃料電池處於積極提倡的態度,只是主流車企的投入太少。”余卓平強調。相比于國外繁榮的研發態勢,國內只有上汽在燃料電池汽車領域進行了持續跟蹤和發展。據瞭解,上汽集團最近可能推出萬輛級的燃料電池汽車的應用發展規劃。

當然,除卻產業環境,氫燃料電池車要在消費市場形成穩定的量產應用,也需要攻克使用成本和基礎設施的問題,尤其是在剛剛起步的中國市場。

“豐田的Mirai百公里耗氫大概是0.68公斤氫,但是很可惜,現在氫比較貴,特別是在中國。應該40塊錢一斤氫才比較核算,但是這個價錢在中國差不多要翻一倍。”新源動力股份有限公司總經理明平文表示,“我相信未來五年,這個成本一定會下來。”

但是至於基礎設施的建設,中國在這方面的困難仍然難以克服,“在北京、上海等大城市,由於選址、安全性等要求等,都導致審批非常難,其他城市也需要特批,加氫站建設過程中仍存在很多困難,當然,這在全世界都是普遍問題。” 中國汽車工程學會技術發展部產業研究院王菊表示。

清潔能源已經成為趨勢,中國車企會面臨選E和F的問題嗎?(本文首發鈦媒體)

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水力發展資源受限,以及風力、太陽能等自然能源的分散化,氫是取之不竭的資源,其燃燒產物只有水。

很多人都知道,水分子的構成就是兩個氫原子和一個氧原子,電解水就是制氫的一個重要管道。

而且,碳在進行煉油的過程中,氫氣是它的副產品,核電站在發電過程中也會產生一定的氫氣,煉鐵過程中氫氣也作為一個副產品。

此外,低質的褐煤,甚至垃圾產生的沼氣,都能夠提取氫氣。“氫氣在我們日常的工業和生活過程當中,展現了非常多的可能性來源。”現代汽車集團代表李記相表示。

而且,更重要的一點是,3分鐘的加氫速度與加油一般,動輒600公里的續航里程更是比燃油車有過之而無不及。因此,氫燃料電池車在業界被稱為新能源車終極解決方案。

“燃料電池是汽車動力轉型的必然方向。”雖然國內尚沒有一家代表性的氫燃料電池企業出現,同濟大學汽車學院院長、國家智慧型新能源汽車協同創新中心主任余卓平也毫不諱言。

技術不再是主要瓶頸

雖然代表未來,但氫燃料電池車並不是新興技術。早在2001年,其已經進入全球汽車巨頭的未來技術博弈陣地。當時,德國大眾代表德國汽車工業選擇了清潔柴油技術,豐田為代表的日本汽車選擇了混合動力技術,而美國通用代表美國汽車工業選擇的正是氫燃料汽車技術。

但是後來,美國政府的政策向葉岩能源轉變,以及通用對新能源汽車路徑的調整,都讓氫燃料電池汽車淡出大眾視野。到2010年,氫燃料電池汽車經歷了近10年的沉默期。

轉捩點來自豐田和本田以及現代汽車集團,相繼在量產市場推出具備說服力的產品。2008年豐田的氫燃料電池車走出實驗室,進入消費市場,但是當時成本高企,未能推廣開來。

2014年豐田推出MIRAI,成本大幅降低,目前在日本的含稅售價是723萬日元,約合人民幣42萬元。據報導,其今年在日本和歐美已經銷售3000輛。

現代汽車也在2013年推出 FCEV 量產版的途勝,此後又發佈全新一代氫燃料電池SUV FCEV,預計2018年3月份上市,將搭載兩個氫氣罐,續航達到800公里。除此之外,本田2016年推出了自身的燃料電池車Clarity,賓士也在今年公開了氫燃料電池車。

現代的氫燃料電池概念車,預計2018年量產

“2015年,現代汽車在法國推廣氫燃料電池車,目前巴黎擁有37輛現代汽車的氫燃料電池計程車,並擁有10萬人以上的乘客使用量。可以說,通過這樣的應用和認證,就證明了氫燃料電池車可以實現量產,而且能夠確保顧客的安全以及舒適度。”現代汽車代表李記相表示。

針對消費者擔心的高壓儲氫系統存在安全隱患,李記相指出,完全可以通過技術來彌補,而且能夠通過實驗來證明。

“老款 FCEV 版途勝已經通過了火災、槍擊、跌落等試驗場景;燃料電池系統在感知到火災危險時會在高壓狀態瞬間釋放氫氣,在大量高壓氫氣噴出時,環境氧氣不足導致氫氣無法充分燃燒,反而可以起到滅火的效果;針對儲氫罐優化了整車結構,在 80km/h 追尾碰撞和 50km/h 剛性正碰的情況下,都能通過試驗要求。”

而對關於業界擔心的高成本催化劑問題,目前也已得到很好的解決。資料表明,鉑金(催化劑)用量較之前有了大幅下降, FCEV 對於鉑金的需求已經由之前 1g/kW 下降至 0.3g/kW,在實驗室條件下有可能實現0.1g/kW。

“成本已不再是制約 FCEV 的主要瓶頸,尤其是在豐田開放 FCEV 專利之後,眾人拾柴火焰高,需要全世界共同推動燃料電池技術發展。” 同濟大學智慧型新能源汽車協同創新中心主任余卓平認為。

各國押注氫燃料電池車,破冰商業化

豐田的Mirai

在頗具技術難度的氫燃料電池車領域,中國其實是一個早期參與者。余卓平在中韓汽車交流大會上表示,2006年,同濟大學汽車學院就開始自主研發氫燃料電池車超越一號,走了一條獨壁蹊徑的技術路線,並且在2007年米其林必比登新能源車挑戰賽上,同濟的超越3號就獲得過氫能耗最低的好成績。

但此前政策上的不確定,讓中國氫燃料電池車技術一直未能走進新能源路線的主流隊伍。

相比之下,在氫燃料電池車技術重地日韓國家,企業則獲取了十餘年的持續性支持。按照規劃,2020 年以後現代的 FCEV 產品線將逐漸涉及商用車領域。

在日本,氫燃料電池車普及的目標是,2020年產銷4萬輛,2025年達到20萬輛,2030年達到80萬輛。與之相適應,同期分別要建160座,230座,900座加氫站。

在汽車技術發源地德國,來自政府方面的計畫是,2020年要建成400座加氫站,到2030年,建成一個1000座規模的氫設施完整網路。

氫燃料電池汽車被市場不斷認知和接受,中國政策也開始發力。“政府補貼對純電動、插電都明確了退坡,燃料電池則會持續補貼到2020年,這也是催生民間對燃料電池技術熱心的主要原因。”談到中國的氫燃料電池車發展環境,余卓平表示。

2017年9月,上海首個氫能源基礎設施投資建設運營平臺成立,宣佈力爭在3至5年內建成“環上海加氫站走廊”。同時規劃聚集超過100家燃料電池汽車相關企業,在2025年建成50座加氫站,到2030年實現燃料電池汽車技術和製造總體達到國外同等水準。北京市經信委相關人士也透露,將在近期出臺關於加快推進新能源汽車發展的指導意見,對燃料電池進行推廣及引導。

“國家政策對於燃料電池處於積極提倡的態度,只是主流車企的投入太少。”余卓平強調。相比于國外繁榮的研發態勢,國內只有上汽在燃料電池汽車領域進行了持續跟蹤和發展。據瞭解,上汽集團最近可能推出萬輛級的燃料電池汽車的應用發展規劃。

當然,除卻產業環境,氫燃料電池車要在消費市場形成穩定的量產應用,也需要攻克使用成本和基礎設施的問題,尤其是在剛剛起步的中國市場。

“豐田的Mirai百公里耗氫大概是0.68公斤氫,但是很可惜,現在氫比較貴,特別是在中國。應該40塊錢一斤氫才比較核算,但是這個價錢在中國差不多要翻一倍。”新源動力股份有限公司總經理明平文表示,“我相信未來五年,這個成本一定會下來。”

但是至於基礎設施的建設,中國在這方面的困難仍然難以克服,“在北京、上海等大城市,由於選址、安全性等要求等,都導致審批非常難,其他城市也需要特批,加氫站建設過程中仍存在很多困難,當然,這在全世界都是普遍問題。” 中國汽車工程學會技術發展部產業研究院王菊表示。

清潔能源已經成為趨勢,中國車企會面臨選E和F的問題嗎?(本文首發鈦媒體)

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