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氢能源车为什么不量产:成本过高,技术问题未解决

五度易链 2019-05-05 2006 0

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氢能源车在近几个月受到的关注度增加,和现在已经应用的电动汽车相比,氢能源具有污染小,里程长等优势,但是其发展也有几大难题仍需解决。


氢能源车在近几个月受到的关注度增加,和现在已经应用的电动汽车相比,氢能源具有污染小,里程长等优势,但是其发展也有几大难题仍需解决。

相比以往的电动汽车一家独大的情况,2019年氢能源车的地位得到大幅提升。4月23日,工信部运行监测协调局局长黄利斌透露,工信部下一阶段将破解氢燃料电池汽车产业化、商业化难题,大力推进我国氢能及燃料电池汽车产业的创新发展。他认为,氢燃料电池汽车和采用锂电池的纯电动汽车都是新能源汽车的重要技术路线。从技术特点及发展趋势看,纯电动汽车更适用于城市、短途、乘用车等领域,而氢燃料电池汽车更适用于长途、大型、商用车等领域。此次黄利斌代表工信部公开表态,意味着氢燃料电池汽车将与纯电动汽车协同发展,未来长期并存互补。

受到政策的影响,氢能源行业多路资本持续看涨,氢能源车甚至被认为是比电动汽车更环保、续航里程更可靠的新能源车解决方案,但是,目前来看,要真正实现氢能源车的量产普及,却至少还有成本、技术及配套设施建设这3个问题需要解决。

1,成本高,电池寿命短:加氢站氢价每公斤60-70元,

目前限制氢能大规模应用的最大问题就是成本。业内人士指出,"炼厂现在大多用天然气制氢,每吨成本在8000元至10000元,这一成本对于炼厂来说相对较高,用到整车领域成本就更高。"以百公里来衡量,现在氢燃料汽车的能源成本比燃油车还要高。

中国工程院院士衣宝廉曾向媒体表示,国内车用燃料电池电堆的体积比功率均在每立升2千瓦以下,国际已大于3千瓦,国内使用同样体积的材料,只能提供三分之二的功率,因此电堆成本远高于国际水平。再加上关键材料与部件的进口导致车用燃料电池系统很贵,整车造价高。氢气供给产业链的缺乏导致加氢站的氢价高,有的达到每公斤60元至70元。以上因素使得目前氢燃料电池车的运行费用比燃油车、纯电动汽车都高。

另外,除了制氢成本高之外,氢燃料电池本身的成本也非常高。氢燃料电池要想发生持续稳定的电化学反应必须要催化剂,目前所发现最好的催化剂却偏偏是铂这种昂贵的金属。以丰田Mirai上的氢燃料电池为例,大约需要超过100g的铂才可以让车上的燃料电池正常工作,这就直接导致了氢燃料电池车成本的上升。

燃料电池的寿命目前也是一大问题,从业内公布的数据来看,即便是本田新一代燃料电池系统的寿命也仅有5000小时,换算下来差不多也就是200余天。短寿命的燃料电池根本无法实现长期的使用,而且高频率的更换燃料电池对于用户来说也增加费用。

另外,氢燃料电池内添加的催化剂铂这种金属也非常脆弱,由于燃料电池直接采用空气中的氧做氧化剂,空气中的杂志如二氧化硫、氨气、硫化氢等有害气体进入燃料电池中,引起燃料电池阴极催化剂"中毒",造成阴极催化剂不可逆转的损伤,从而导致燃料电池性能迅速下降。测试表明,燃料电池只要接触含二氧化硫浓度为0.2ppm的空气,就足以对电池的性能造成非常大的损耗。

氢燃料电池车的安全问题

大家提起“氢”,总会不由得生出一种“不安全”的感觉来,这一方面是大家对于氢气易燃这个事情都了熟于心(氢气在空气中的爆炸极限是4%至74.2%,这是一个非常Niubility的数据),另一方面,稍稍了解航空历史的人,也都会记得当年德国齐柏林飞艇的惨剧。但是,我们能说携带着两个氢气罐的Mirai不安全吗?这个问题要辩证来看:首先,大家针对氢燃料电池车的安全之争,几乎全部聚焦在氢气这个事情上,由此带来的风险无非是两种,一种是高压氢气罐爆炸时带来的危险,另外一种就是氢气燃烧时带来的危险。

就第一种危险来说,任何一个厂家的氢气罐在出厂的时候,都会经历严苛的穿刺、撞击、火烧等极端情况测试,并设计一个足以保障氢气罐自身安全的系统策略,因此,想让一个氢气罐爆炸产生威胁,可能外界条件已经复杂到只能用存在于理论上来形容了。

其次,眼下氢气的提纯技术已经到了极为先进的程度,这与当年齐柏林飞艇在天空上飘来飘去的时代已经截然不同。此时,储存在氢气罐中的氢气是以极高的纯度存在着,发生自燃的可能性就是零。如果说当氢燃料汽车的氢气罐在同等条件下,像传统燃油车的油箱一样发生自泄,那么氢气的一些特性反倒会让氢燃料电池车比传统燃油车更加安全。在一些测试过程中,当氢气罐发生可控或者不可控的自泄时,高压氢气会以极高的速度从氢气罐中冲出来,由于氢气在环境中的浓度会瞬间变得极高,因此与空气充分混合发生爆燃的可能性很低(离开浓度谈燃烧就是在耍流氓),此时的高压氢气流倒是可能会冲灭一些火焰;同时,由于氢气的分子量很轻,所以空气中的氢气会以很快的速度迅速逃逸到事故现场的上方,这与传统燃油车在油箱泄露之后,汽油散布到事故现场并提供火焰原料相比要更加安全。

但是,如果氢燃料电池车在一个相对密闭的空间里发生氢气泄露之后,带来的风险确实难以预估,因为你不能严令禁止氢燃料电池车进入地下停车场等这类场所,不过在未来,估计随着氢燃料电池技术的推广,一些基础设施建设也肯定会考虑到这方面的安全设计。

配套难:储存和运输难,一个加氢站要300万美金

目前一个加氢站的建设成本高达200万-300万美金,如果没有国家层面的资金支持,很难大规模建设。

同时,在氢气的储存和运输方面同样存在很大的问题。气态储氢需要使用高压气罐将氢气压缩、储存到碳纤维包裹的铝制气瓶中,气体压力可高达700个大气压,气态储氢存在储氢量小、安全性差等缺点;而液态储氢在氢气液化过程中需要消耗大量的压缩功,能耗较高,对容器的绝热性能要求也较高。

此外,在运输过程中,由于氢气的易燃易爆特性,增加加氢站时需要专门铺设新的管道。这也就意味着想要实现氢燃料电池车的普及,还需要建立一整套配套设施。

因此,要实现氢能源车的量产普及,这些已经成为目前的发展难题。除此之外,对于我们国家目前来说,技术方面的差距显然也是一个难以绕过的坎儿。统计显示,2018年,工信部共发布了13批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》,共有57家企业的86种燃料电池车型入选,这些上了目录的车型只有两款是乘用车,其余80多款都是商用车、物流车等。这被认为这是技术差距的一种体现。

丰田于上世纪九十年代开始研发氢燃料电池汽车,目前在氢燃料汽车技术方面处于全球领先的位置。对此,业内认为,丰田已把所有的专利渠道封锁,虽然现在放开允许使用,但真到关键技术丰田还是会限制。

目前对氢能源行业布局最广泛的是日本汽车企业,这也是我国与日本欲在此方面开展合作的重要原因,如世界闻名的丰田Mirai,是最成功的的一款氢能源车,它搭载了114kW,335N·m的氢混动系统,不过目前销售范围只在日本与欧美。而本田Clarity同样是其旗下第一款氢能源车,它搭载了本田自主研发的氢动力系统,最大功率130kW,扭矩300N·m,综合续航可达750km。还有插座君前几天为大家带来的现代ix35氢能源,尽管它的功率和动力不如前两款车,但动力和加氢时间仍然表现优秀。

氢能源汽车的发展前期需要大量的投入,作为企业,需要不断提升技术应用,同时需要政策的扶持,为行业发展方向提供保障。


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