新能源汽车大势所趋, 各家车企都发布了停止生产销售传统燃油车的时间表.
最近, 两大车企北汽, 长安宣布了停售燃油车转型的策略:
12月9日, 北汽集团宣布了 '停售传统燃油车' 时间表, 到2025年在中国境内全面停止生产和销售自主品牌传统燃油乘用车.
10月19日, 长安汽车正式宣布将在2025年正式停止销售传统燃油车, 并于2025年推出全新纯电动车型21款, 插电式混动车型12款. 长安汽车成为国内第一个提出停售燃油车的传统车企.
看来新能源汽车成为主流指日可待. 在新能源车领域细分下去, 还分氢燃料电池驱动和锂电池驱动. 今天我们关注氢燃料电池动力汽车, 相比电动车它有哪些优劣? 在国内发展态势如何?
国内有谁正布局氢燃料电池汽车?
2016年, 氢燃料电池车全球注册量为2312台, 其中丰田Mirai销售了2039台, 其余则由本田Clarity和现代ix35 FC贡献.
目前中国道路上跑的氢燃料电池驱动的车型以商用车为主: 北汽福田欧辉12米氢燃料电池客车, 中国重汽氢动力码头牵引车……另外最近上汽大通也发布了一款搭载双系统 (氢燃料电池和锂电池系统) 的FCV80. 官方发布的资料显示: 氢燃料动力加料时间为3分钟, 续航里程最长接近440公里, 再加上锂电池系统, 总共是500公里的续航里程.
今年稍早时候, '超人' 李嘉诚投资的五龙电动车布局超百亿产业项目——长江氢动力 (佛山) 研发中心及整车生产项目. 与此同时, 全国第一座全商业化运营的加氢站也正式投入使用.
今年11月, 长城汽车副总裁Tobias Brunner向媒体表示, 长城汽车已经建立了内部的研发团队, 正在研发电驱动与燃料电池的关键技术, 有望于2022年正式推出首款全新的燃料电池汽车.
除此之外呢? 有谁正在踏入氢燃料电池汽车领域呢?
首先来看国家队. 11月24日, 国家能源集团总经理凌文在第17届中国年度管理大会上表示, 正在氢产业联盟和氢燃料电池方面正在跟有关的车企和电池生产商, 整车生产商进行集成创新.
凌文提到, 由神华投入的国内加氢站已经开始建设, 比如江苏如皋加氢站, 项目占地3.87亩, 计划安装两台氢气压缩机, 每小时1100标方, 日加氢能力达到1000公斤, 建成后加氢能力将成为全国第一.
'全世界最大的氢的制造能力现在在神华' , 凌文表示, 成立了国家能源集团之后, 我们将在这些方面继续坚定不移地投入.
再看看民企和外企队.
潍柴动力在此领域也有野心: 今年11月22日, 潍柴动力公告称, 基于对未来商用车新能源的发展方向的共同认知及智能制造的需求, 与博世签署战略合作框架协议, 就未来合力打造燃料电池技术产业链及双方在智能制造领域的合作进行了框架性约定.
据透露, 潍柴动力管理层今年上半年在国外调研发现, 欧洲, 日本的一些厂家在燃料电池核心技术研发已经有突破, 这给公司带来了压力, 也意识到了发展机遇.
2017年10月底, 亿华通 (专注于氢燃料电池发动机研发及产业化的国家级高新技术企业) 与Hydrogenics公司 (加拿大燃料电池电堆供应商) 签署第二阶段战略合作协议. 根据协议, 双方将在氢燃料电池动力系统, 加氢站网络建设及运营等领域开展合作. 此外, 在今年6月15日, 东旭光电1亿元参股亿华通.
另外, 大洋电机于2016年8月18日出资2830万美元认购加拿大氢燃料电池公司巴拉德普通股, 约占巴拉德已发行全部普通股的9.9%, 由此成为巴拉德的最大股东. 巴拉德 (BallardPower Systems)) 于1983年开始研发氢燃料电池, 迄今为止, 该公司氢燃料电池的出货量接近150MW.
氢燃料电池动力汽车 VS 纯电动车
目前实现量产商业化的乘用车主要是日系车和韩系车: 丰田Mirai, 本田Clarity, 现代ix35 FCV (FCV是Fuel Cell Vehichle 的缩写) . 2015年10月28日, 丰田在欧洲发布了一款氢动力汽车Mirai, 号称 '世界第一款量产版的液态氢能源汽车' .
由上图看到, 丰MIRAI氢燃料电动车结构如下: 车的后部和尾部装有两个压力70兆
由上图看到, 丰田MIRAI氢燃料电动车结构如下: 车的后部和尾部装有两个压力70兆帕储氢罐. 前座椅下面是最核心的部件: 一个3.1kW/L的燃料电池堆, 氢气进到电池堆中和氧气结合生成电能和水. 车前部的升压转换器, 将电池堆输出电流的电压升至650瓦. 电流进入位于前仓的交流同步电动机, 驱动汽车行驶.
那么, 氢燃料电池动力汽车 (FCV) 与其他的纯电动汽车 (EV) 相比, 有哪些优劣呢?
两者都是零油耗, 零排放和低噪音的新能源汽车, 其中FCV相比EV来说, 续航里程长, 充电时间较短, 适合长距离的大中型车; 但FCV在能效方面不如EV可直接使用电能, 需要利用氢的化学反应发电, 能效相对低; 在成本方面, FCV需要高压的储氢罐, 车辆成本较高, 维护费用也高. 在基础建设方面, FCV所需的加氢站还并未大规模投入建设, 这点EV发展更好, 目前充电站和充电桩的建设正在快速发展当中.
总的来说, FCV加氢几分钟即可行驶长距离, 但成本高, 能效损耗高, EV充电时间长, 成本低, 续航里程也短.
而且, FCV的技术壁垒比EV高, 比如高压储氢等. 许多造车的搅局者 (比如乐视的法拉第) 选择的都是EV车.
然而, 氢燃料电池技术仍面临问题
中国燃料电池车的起步并不晚, 但距离国际一流水平还是有差距.
比如在电池的功率密度和寿命上, 国内相关企业的燃料电池的寿命在3000小时左右, 而国际一流水准是5000小时. 其次在燃料电池关键材料和氢气存储问题方面也有不少的问题. 一些关键材料的开发还在实验室阶段.
从实验室技术走向大众商业化应用, 关键的因素是要降低产品生产成本, 使其具有市场竞争力, 而氢燃料电池的成本下降还有许多技术难关要攻克.
氢燃料电池使用寿命短, 试验室数据也才5000小时
清华大学汽车工程系教授陈全世在接受《中国汽车报》采访时表示: '当前, 氢燃料电池技术还存在技术瓶颈, 在电池寿命达到1万小时之前, 不宜进行大规模市场推广.
'现阶段, 最前沿的成果 (氢燃料电池的寿命) 可以达到5000小时, 但这仅是试验数据, 在现实中, 对环境, 温度, 湿度无法控制, 氢燃料电池的寿命会大打折扣. 事实上, 即使寿命达到5000小时, 一辆公交车以一天运营15小时计算, 也仅能运营不到一年的时间, 这样的寿命根本不足以支撑产品的商业化运营.
氢燃料电池膜技术太贵
中国汽车工程学会副秘书长闫建来认为, 氢燃料电池的膜技术比锂电池要难得多. '现在氢燃料电池的膜技术还没有突破, 用白金做催化剂, 太 '娇嫩' 了, 对温度和空气的要求都比较高, 如果不能突破这项技术很难进行大规模市场推广. '
制氢成本高, 未来需要通过量产降低成本
氢燃料电池汽车成本高只是一方面, 浓度为99.99%的氢气成本也相当高. 以北京为例, 其售价约为11元/m3, 而这个价格显然不适合普通消费市场. 闫建来还表示氢燃料电池目前的转换效率较低, 这直接造成了其使用成本过高, 无法满足大规模市场推广需求.
……
除此之外, 还有加氢站数量少的问题.
目前国内正在运营的加氢站只有7座. 分别位于北京, 上海, 郑州, 大连, 佛山, 云浮和常熟. 不过好的方面是, 各地已经开始加速布局加氢站.
广东佛山和云浮两市和中石油, 中石化合作, 计划在2019年投入使用10座加氢站, 实现1000台氢能公交车和物流车的推广和覆盖. 还有上文提到, 神华在江苏如皋投资建设了一座的加氢站等……
此外国家对氢燃料电池汽车的支持力度也很强劲:
图片来自: 2016年12月30日《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知
根据国务院发布的《 '十三五' 国家战略性新兴产业发展规划》: 要系统推进燃料电池车的研发与产业化; 推动高性能低成本燃料电池材料和系统关键部件研发; 推动车载储氢系统以及氢制备, 储运和加注技术发展, 推进加氢站建设.
规划还明确, 到2020年, 要实现燃料电池车批量生产和规模化示范应用. 看来氢燃料电池车离普通消费者也并不是一个很遥远的将来时.
