氫燃料電池車來“敲門”
發布時間:2019-10-22 17:24:39

氫燃料電池車來“敲門”

長城汽車氫能技術中心,圖片來自長城汽車氫能檢測中心


氫燃料電池車的風口,來得比人們預料中更快更猛。 


中國化學與物理電源行業協會動力電池應用分會的數據顯示,今年1-7月,中國氫燃料電池裝機量同比猛增6倍。地方政府紛紛出臺相關政策,對氫能源汽車產業發展加大扶持力度。


就在不久前的10月11日,豐田發布了第二代氫燃料電池車Mirai車型,新車續航里程較第一代車型增加了30%至644公里。今年7月,豐田宣布第一代Mirai車型自上市以來累計全球銷量超9000輛,并計劃到明年,氫燃料電池車的全球產量增至3萬輛,到2025年產能達到20萬輛。一向謹慎的豐田,明顯加快了在中國氫燃料電池車市場布局的速度。


再往前推一個月,10輛氫燃料電池出租車在韓國首爾投入試運營,引起公眾熱議。這些車輛可以實現5-6分鐘完成一次充氫,最高行駛里程達600公里。首爾市政府還表示,今年晚些時候將考慮上線氫動力公交車。


作為目前已知的最清潔的能源之一,氫能正在全世界范圍內受到越來越多的關注。利用氫能發電的氫燃料電池車,也已經在中國市場逐漸落地。 


10月11日,工信部公示的“2017年度新能源汽車推廣應用補助資金清算審核情況”中,燃料電池車型首次現身。東風汽車的燃料電池廂式運輸車和上汽商用車的一款燃料電池客車,分別獲得50萬元的單車補貼。工信部起草的《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》征求意見稿則提出,力爭經過15年持續努力,純電動車成為主流,燃料電池商用車實現規模化應用。


畢馬威近期預測,氫燃料電池產業將成為下一個風口。


相關報告指出,2020年氫燃料電池汽車產量將出現爆發性增長;2025年燃料電池技術有望實現突破,成本將大幅下降;到2030年,中國氫燃料電池汽車產銷量將達數十萬輛。


01 氫燃料電池車的風口來了


迄今啟動運營一年零四個月的長城汽車氫能檢測中心,坐落在距離北京市中心160公里的河北保定,占地3.3萬平方米,投資約5.7億元。它也是國內首座大型氫能、燃料電池汽車關鍵組件綜合型研發檢測中心。


這里劃分為綜合試驗區、供氫及液態儲氫加氫區和能源供給區3個區,有12個標準試驗室,120項儲氫安全、燃料電池檢測能力。每天早上8點半,有105名工程師和技術員來這里進行技術研發和產品檢測。


近日,同濟大學的金屬板燃料電池電堆在長城汽車氫能檢測中心完成測試。按照長城汽車董事長魏建軍的規劃,未來,這座氫能中心還將搭建可再生能源制氫設備。


作為汽車核心系統的氫燃料電池,早在20世紀60-70年代便已開始在航空和軍工領域應用。后來,因技術不成熟等原因,氫燃料電池的規模化應用之路暫時中斷。


與純電動汽車相比,氫燃料電池車具有加氫時間短、續航里程長的優點。有統計顯示,城市物流車在加氫站加6-7公斤氫平均耗時5分鐘。豐田最新推出的全新一代Mirai續航里程可達644公里。


“預計到2050年,氫能在中國的能源體系中占比將達10%左右,氫氣需求量近6000萬噸,年經濟產值超10萬億元。”今年6月發布的《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》認為,未來,氫能將在交通運輸、工業等領域實現普及應用。


與日本等國家相比,中國的氫能燃料電池汽車的產業化推進相對滯后,但是近來呈現出“快速趕超”的態勢。


在豐田第一代Mirai投放市場兩年之后,上汽榮威推出了第一款搭載氫燃料電池動力系統的車型——全新一代榮威950車型。去年5月,奇瑞汽車推出艾瑞澤5氫燃料電池版實車。上汽大通和東風風神已分別推出了氫燃料電池乘用車,北汽集團則正在研發中。


長城汽車2018年表示,計劃于2025年推出具備成本競爭力的大功率氫燃料電池乘用車。今年8月,廣汽集團與億華通合作的氫燃料電池SUV車型亮相,車輛搭載最新一代自主氫燃料電池發動機。


工信部9月公示的第324批《道路機動車輛生產企業及產品公告》顯示,111家新能源汽車企業申報的299款車型中,燃料電池有20款。據不完全統計,目前中國已有超40家車企開始研發燃料電池汽車。


氫燃料電池車的風口來了。但在潛力巨大的中國新能源汽車市場,搶奪蛋糕的不止是本土企業,還有擁有更強技術實力和成本控制能力的跨國車企。


02 跨國巨頭爭相布局氫能源


作為全球率先布局氫能源產業鏈的車企之一,豐田汽車迄今有20多年的氫燃料電池研發經驗。


這家氫燃料電池車行業的“領頭羊”公司,在2015年放開了5680項燃料電池研究專利,而后陸續與億華通、北汽、廣汽、一汽金龍等公司在相關領域展開合作。近日,豐田與廣汽集團簽署電動化及智能領域戰略合作框架協議,將致力于推出純電動車、氫燃料電池車等車型。


目前,豐田氫燃料電池車矩陣已經初步形成,旗下第一代Mirai 、FCEV叉車、FCEV大巴、FCEV卡車等車型已經在工業和商業等領域投入使用。按照豐田計劃,2020年,其氫燃料電池車年產量將從去年的3000輛增加至30000輛,實現10倍的產量提升。


除了豐田,現代、本田、奔馳等汽車制造商也陸續推出了氫燃料電池車型。


其中,現代汽車是世界首家實現燃料電池汽車商業化的汽車制造商。在長達13年的氫燃料電池車研發之后,現代汽車集團于2013年啟動ix35車型量產。現代集團相關負責人近日表示,現代基于ix35打造的第二代量產車型Nexo國內訂單超5500輛。 


到2025年,現代汽車集團將向市場投放兩款氫燃料電池車,2030年前其燃料電池系統年產能將提升至70萬套,FCEV年產量增加至50萬輛。


出于節省成本、降低風險等因素的考慮,車企也在通過聯盟合作的方式布局氫燃料電池車。 


2013年,寶馬集團與豐田合作,共同研發氫燃料電池驅動系統。2015年,寶馬與豐田合作研發的氫動力驅動系統走進寶馬5系。當年夏天,寶馬的研發部門開始在寶馬5系GT氫燃料電池車上測試該驅動系統。 


此后,雙方在氫燃料電池汽車領域的合作不斷深入。 


2016年,豐田汽車與寶馬集團再度簽署合作協議,共同開發燃料電池驅動系統以及氫燃料電池汽車模塊化組件等。2017年年初,寶馬集團、豐田汽車與工業和能源等多部門合作,成立國際氫能委員會,目前委員會成員已達60余家。


2018年,奧迪與現代汽車簽訂協議共享氫燃料電池的相關技術和專利。奧迪CEO布拉姆·肖特近日宣布,未來奧迪將重新啟動氫燃料電池車型h-tron計劃,全新第六代氫燃料電池車型將于2021年正式面世。


10月10日,在2019汽車藍皮書發布會后的媒體采訪環節,大眾汽車集團(中國)執行副總裁劉云峰透露,從2008年北京奧運會開始,大眾汽車與同濟大學共同開發氫燃料電池汽車,隨后十多年的時間里,大眾并沒有停止氫燃料電池的研發。


03燃料電池車普及還需3到5年


多家主流車企爭相布局氫能源,但氫燃料電池車普及過程中,也面臨著基礎設施配套不完善和成本高昂的兩大難題。 


在中國,氫燃料汽車產業基礎設施的建設速度遠不如預期。 


中國汽車工程學會2017年牽頭編制的《節能與新能源汽車技術路線圖》提出,到2020、2025和2030年,中國將分別建成100、300和1000座加氫站。據高工產研氫電研究所統計,截至2018年年底,中國大陸地區加氫站保有量僅有28座左右。


統計數據顯示,截至2018年,中國每個加氫站的建設成本在1500萬-2000萬元左右。這意味著,要完成2020年100座加氫站的建設目標,需要投入至少10億元。2019年,中國首度在政府工作報告中提到氫能源,提出推動氫能源汽車基礎設施建設。今年上半年,氫能行業投資計劃總金額超1000億元,較2018年全年的850億元再增加150億元。


此外,氫燃料電池方面也需要關鍵技術突破。燃料電堆的核心組件膜電極,目前采用的是價格高昂的鉑金屬制作催化劑。要降低氫燃料電池成本,必須找到替代鉑金屬的有效催化劑。在高壓力環境下工作的儲氫罐需要使用大量鋁合金和高強度碳纖維材料,成本同樣居高不下。


即使是在成本控制方面經驗豐富的豐田,也仍然無法解決這一難題。豐田Mirai售價42萬元,比特斯拉Model 3高約10萬元。豐田近日宣布,該公司在燃料電池相關技術方面取得進步,成本降低了一半。 


也是因為同樣的原因,大眾汽車對于氫燃料電池車的發展持“保守”態度。大眾CEO赫伯特·迪斯在今年10月初明確表示,氫能源汽車“沒有未來”。他認為,氫能源汽車并不會比純電動汽車更加環保,且生產氫氣過程中會造成大量電力浪費,現階段氫能源汽車高昂的成本并不利于推廣普及。 


中國汽車工業協會曾預測,到2020年,中國將試運行1萬輛氫燃料電池車。但就在前段時間,該協會將這個數字調整為“今年2000輛,明年5000輛”。 


美國能源部統計顯示,2018年中國燃料電池成本約為每千瓦4500元,預計當燃料電池年均產量達50萬輛時,燃料電池成本有望降至每千瓦約200元。豐田此前曾預計,氫燃料電池車的售價將在10年內與混合動力車型相匹敵。但至少在目前,價格高昂的Mirai并沒有受到市場的廣泛歡迎。


 “燃料電池車是可以普及的,這個時間預計還要3-5年左右。”中國工程院院士衣寶廉表示,到2023至2025年,希望可以將燃料電池車的成本降到與鋰離子電池車相近的水平。

第四屆動力電池應用國際峰會CBIS2019

稿件來源: 未來汽車日報
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