在新能源汽车日益受关注的今天,氢燃料电池或许是最被人们看好的“未来动力”,续航里程长、使用过程环保清洁、动力强劲都是其得天独厚的优势。然而,在氢燃料电池汽车的商业化过程中,我们仍面临着很多的问题,面对这些问题,我们最重要的是用行动去解决问题而不是疑惑。或许氢燃料电池的大规模商业化离我们尚远,但是我们不能畏难不前。
多家车企推动加氢站建设 燃料电池推广问题仍多
1885年,德国人卡尔·本茨研制出世界上第一辆马车式三轮汽车,至今已有130年时间了。这130年间,人类经历了两次世界大战、冷战、苏联解体等改变世界格局的历史事件,科学技术亦同时在这些历史事件中突飞猛进,汽车技术也不例外。但作为每一辆车的动力源——发动机,却依然和一百多年前一样主要使用着汽油柴油作为燃料,我们不禁要问,在科学技术日新月异的今天,难道就没有比汽油机柴油机更好的选择吗?
当然不是,对这个问题,目前大部分厂家选择了纯电动作为答案,但纯电动车毕竟还面临着很多问题,比如充电问题,比如续航问题,这些都意味着纯电动车注定只是在汽车动力系统进化路上的一个过渡。那么,真正的未来动力是什么?
其实这个答案,早在90年代末期就已经有了,那就是氢燃料电池。早在80年代初期,奔驰便已经开始了对氢燃料电池的研发,但后来因当时工艺和技术条件限制,只能不了了之,随着科技的发展,最近两年,氢燃料电池又再次出现在媒体的聚光灯下,那么,到底什么是氢燃料电池呢?这种技术为何能成为汽车的未来动力?
氢氧燃料电池汽车,在我国的定义是“利用氢气和空气中的氧在催化剂作用下,在燃料电池中电化学反应产生的电能作为主要动力源的汽车”。氢氧燃料电池的充电方式其实就是加注氢,形式上和加油较为类似,不过氢氧燃料电池则要环保得多。该电池工作原理是氢气和氧气经过离子膜发生化学反应释放电子,产生电能,从而代替汽油发动机发电,最终驱使电动马达带领车辆前进,而由于化学反应的产物只有水没有二氧化碳,可以认为是一种相当清洁的能源。
其实工作原理上很简单,就是把电解水这个过程反过来就行了,但氢燃料电池技术的真正难点还有很多,首先,燃料电池本体需要输出非常大的电流,这对于整个“反电解”过程的每一步都提出了非常高的要求。相比内燃机或者传统锂电池车,这需要高得多的技术储备和研发能力。这点,让素以黑科技著称的奔驰和本田,足足研究了30多年才得出成熟的解决办法。而据知,宝马同样在研究了很长时间后,今年才拿出了成果。
除此之外,氢燃料电池车还面临着另外一个大问题:氢的储存。在这类车中,氢是以液态的形态储存在储氢罐中,液态氢的表面张力非常大,而且相比汽油要更加易燃,爆炸威力更高。因此,对储氢罐的安全性研究,一直是一个大难题。当前,包括宝马、奔驰、丰田、本田、通用在内的少数厂商,已经初步解决了储氢罐在遇到事故情况下的安全性问题,但目前阻碍燃料电池车商业化推广的,还有一个很大的问题——加氢站的建设。
为解决这个问题,现在,众多车企均开始规划建设大型加氢站。包括奔驰、宝马、丰田在内的8家车企规划建设“加氢站”,完善基础配套设施,以便于燃料电池车的推广。这些车企还选择互相组成战略联盟的形式,共同建设完善的燃料电池车“补给站”,从而解决制约氢能源车发展和推广的问题。
日系车企联合投资建“加氢站”
据了解,年内丰田、本田以及日产三大日系车企将联手投资4892万美元(约合3亿元人民币),在日本建设氢燃料电池补给站,计划在2016年扩充至100个,每个加氢站的建设成本约500万美元(约合3105万人民币),其中50%的建设费用将由政府予以补贴,30%由三家车企承担,其余20%的建设费用将由日本其他企业赞助。
现代汽车规划普及加氢站
最早实现氢燃料电池车量产的现代集团,规划克服制约燃料电池车销量增长缓慢的因素,将开始全面建设配套补给设施,并在全球范围内推广。在目前推广度最高的美国、韩国等国家,现代集团都将联合地方政府,建设大型的加氢站,用于推广旗下的燃料电池车ix35FCEV。
宝马联合车企/政府建加氢站
同样将燃料电池车列为未来“终极能源车”进行研发的宝马,在氢燃料电池车的配套设施建设方面,也已开始加速开展布局。网通社从宝马获悉:目前宝马公司正在与更多车企、中央/地方政府进行沟通,希望联合推动加氢站的建设。此前,宝马与丰田已签署了共同研发燃料电池系统的合作协议,共同打造氢能源车。据了解,首款宝马与丰田联合研发的氢燃料电池车将在本月进行路试。
戴姆勒联手石油、天然气企业建加氢站
德国戴姆勒公司(梅赛德斯—奔驰母公司)计划生产极具竞争力的氢燃料电池车,自2013年起便与日产、福特两家车企达成战略联盟协议,共同开发氢燃料电池车。同时在德国本土,戴姆勒公司也在积极开展燃料电池车配套设施的建设,并与林德、道达尔(TOTAL)等石油和天然气公司建立深度合作,共同建设氢燃料补给站。现阶段,戴姆勒已为10座加氢站投入资金达1000万欧元(约合6800万人民币)。据了解,年底德国本土在联邦交通部的支持下用以支持氢燃料电池车的补给站计划达到50家。
上汽集团携手大众集团建加氢站
目前在中国的加氢站仅有两家,分别位于上海和北京。国内自主车企上海汽车,为推广氢燃料电池车也需要完善配套设施的建设。此前,上汽集团与德国大众集团曾联合声明,将加速两国的氢动力配套设施的建设,从而实现双方在燃料电池车领域的普及应用。现阶段,国内建设的加氢站,单站投资规划便达到4000万元人民币。目前发展最为迅速的美国市场,公共加氢站也仅有十余个,纵然进一步扩展燃料电池的配套设施,规模最小也要投入1000万元人民币。
日前,国内为推广氢燃料电池汽车,中央财政安排基金对加氢站进行补贴,对符合国家技术标准每天加氢不少于200公斤的加氢站,将给予400万元的补贴。与日本、美国的政府扶持力度相比,中国市场在氢燃料配套设施的扶持力度上依然有待提升。而氢燃料电池在中国的商业化过程,则有更长的路要走。
清华大学教授、国家“863”计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组组长、电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高在会上指出,目前燃料电池技术正处于从研发到商业化的转折区,重要的是行动而不是疑惑。
欧阳明高指出,中国新能源客车是全球燃料电池技术的最佳应用。他认为,目前在中国进行燃料电池轿车、家用轿车商业化依然存在困难,实现燃料电池汽车局部的商业化突破,关键是要在协同创新、技术集成、国际合作以及金融支持这四个方面开展工作。“目前燃料电池技术正处于从研发到商业化的转折区,重要的是行动而不是疑惑。”
中国燃料电池领域唯一的工程院院士、中国电动汽车百人会学术委员会委员衣宝廉认为,从国际上来看燃料电池汽车已经进入商业化的诱导期,燃料电池车用主要问题基本解决。限制燃料电池车大规模商业化的问题有两件事情,一个是加氢站的建设,一个是进一步提高燃料电池的可靠性和耐久性,同时降低贵金属铂的用量。
工业和信息化部装备司副司长瞿国春指出,作为我们汽车行业的管理部门、产业部门会支持燃料电池技术在中国应用和产业化。国务院发布了中国制造2025,制造业由大变强必须强占制高点。希望中国生产的燃料电池汽车早日实现使用,让广大老百姓受益。
国家能源局电力司副司长童光毅透露,《电动汽车基础设施规划》已具备出台条件,预计今年七月有望正式出台。同时,《电动汽车充电设施建设指导意见》目前正在编制过程中。还指出,未来将成立电动汽车充电基础设施联盟,以推进基础设施在全国各地的建设和应用。
科技部高新司能源处孙鸿航指出,目前我国氢能源处于发展初期阶段,在技术、相关政策和产业环境方等面都存在很大挑战。因此,真正促进氢能和燃料电池的发展需要通过技术、产业、市场政策的共同推动和努力。他提到,近期科技部会同有关部门共同推进国家科技技术管理改革工作,部署国家一系列重点专项的规划和布局工作,对氢燃料电池进行规划和部署。其中交通领域已率先启动了电动汽车试点专项,包括燃料电池汽车、纯电动、混合动力以及相关的三纵三横技术、平台技术都进行了统筹的规划和部署。可再生能源与氢能作为重点专项之一进行规划和布局实施方案将于下半年公布,第一批关于氢能的指南也会公布。
可以预知,在未来,氢燃料电池车将会取代内燃机成为未来汽车的主要动力,但在美国发现大规模页岩气田、欧佩克不断降价的情况下,燃料电池还会受到来自原油输出国和天然气的强烈竞争,但其前途依然光明。我国需要克服众多技术上和政策上的困难,才能有所进步。或许实际大规模商业化应用离我们尚为遥远,但是在可以预见的明天,氢燃料电池汽车将会逐渐成为中国街头巷尾最常见的交通工具。