電池回收難題待解 氫燃料電池車環(huán)保性能有多高?

時間:2017-07-27

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:著名媒體人汪云青老師轉(zhuǎn)發(fā)了一條朋友圈,《中國科大在電解水產(chǎn)氫催化劑研制中取得重大進展》。據(jù)文章介紹,科大研究出來的二硫化鉬-黑磷雜化的納米片催化劑,能夠大幅降低制氫技術(shù)的成本。

著名媒體人汪云青老師轉(zhuǎn)發(fā)了一條朋友圈,《中國科大在電解水產(chǎn)氫催化劑研制中取得重大進展》。據(jù)文章介紹,科大研究出來的二硫化鉬-黑磷雜化的納米片催化劑,能夠大幅降低制氫技術(shù)的成本。把這兩件事放在一起來研究一下,就很有意思了。

我們都知道,氫氣作為氫動力汽車FCV的主要動力來源,其制造和儲存的成本一直居高不下,根本原因在于需要重建整個能源供應(yīng)系統(tǒng)。所以,F(xiàn)CV的商業(yè)化始終是一個似幻似真的夢想,離我們現(xiàn)在以化石能源為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)燃油車的成熟模式還很遙遠。

簡單做個對比就知道,就算已經(jīng)將FCV成功商業(yè)化了的豐田,據(jù)了解,其FCVMirai的2015年的產(chǎn)量為700輛,2016年2000輛,2017年這個數(shù)字將是3000輛。到了2020年,就算按所說的10倍速也只有3萬輛。

而根據(jù)外媒報道,到了2025年中國電動車的銷量將達到700萬輛,而2020年就會達到200萬輛。如此形勢之下,氫動力汽車的前景似乎并不明朗。而且,相對于2016年狹義乘用車銷售就達到2325.13萬輛的總量來說,氫能源汽車的數(shù)字太微不足道了。要談顛覆傳統(tǒng)燃油車和電動車,還遠得很。

根基——燃料電池

而且,我們且慢為文章開頭的制氫技術(shù)所需催化劑的突破而歡欣鼓舞,因為單點突破并沒有太大作用,畢竟離燃料電池驅(qū)動的氫動力汽車商業(yè)化還很遙遠。再說,記者一貫懷疑中國這種科研成果商業(yè)轉(zhuǎn)化率不到10%的可行性。

就算這種催化劑能夠商用,按文中所講接近鉑炭催化劑的價格,那也在60元/克左右(目前含Pt20%的鉑炭催化劑的市場價格)。即便按照每輛轎車的燃料電池降低到用50g催化劑來算,也得3000元,還是太高了。要知道,燃料電池中催化劑只占到總成本的10%以下,PEM才是成本的大頭。

從燃料電池的核心材料PEM交換膜來說,國內(nèi)迄今為止最常用的質(zhì)子交換膜(PEMFC)仍然用的是美國杜邦公司的Nafion質(zhì)子交換膜,雖然Nafion質(zhì)子交換膜的價格比幾年前降了很多,但是仍然在600美元/平方米左右,換算過來,相當于120美元/千瓦。在燃料電池系統(tǒng)中,膜的成本占到總成本的20~30%左右。按照每輛車最低要求的30千瓦算,總成本就達到了12000美元左右。這還是燃料電池的成本。

按照行業(yè)現(xiàn)狀,整套燃料電池電堆的價格,在20~30萬元左右。而輔助部分的無油壓縮機,因為全靠進口(還有一定的技術(shù)封鎖),貴的更在40~50萬元,整輛氫動力汽車光成本就已經(jīng)超過傳統(tǒng)燃油車的好幾倍。

所以,2014年4月開售第一批量產(chǎn)氫動力汽車的韓國現(xiàn)代ix35,其售價高達1.5億韓元,約合人民幣85.5萬元。而在國內(nèi),大部分材料和零部件都需要進口的中國燃料電池車,成本更是難以在近期商業(yè)化。根據(jù)上海燃料電池汽車動力系統(tǒng)有限公司技術(shù)總監(jiān)王曉華估計,真正能實現(xiàn)規(guī)模商業(yè)化的時間,大概在2025年左右。

而在商業(yè)化方面,2014年6月12日,特斯拉宣布對外開放所有專利,總數(shù)約200件,其核心是電控技術(shù),這激起了市場的強烈反應(yīng)。說不上是不是特斯拉的觸發(fā),隨后電動汽車的發(fā)展熱潮有目共睹。而與之結(jié)果迥異的是,2015年1月的CES上,豐田宣布開放約5680件燃料電池相關(guān)專利,但直到目前,市場并沒有激起多大的浪花。

雖然FCVMirai總設(shè)計師田中義和認為此舉是鑒于豐田于2015年發(fā)布的“環(huán)境挑戰(zhàn)2050戰(zhàn)略”,并且是為了讓更多的人參與到FCV的研究和運用中來,共同推動環(huán)境保護,“目標是在2020年前至少比2010年在新車使用環(huán)節(jié)減少90%的二氧化碳排放?!钡?,以氫為動力的燃料電池汽車還是道阻且長。

況且,最早實現(xiàn)商業(yè)化并公開專利的豐田,讓美國方面并不感冒。特斯拉的馬斯克就質(zhì)疑過,并說,做燃料電池簡直是浪費時間,燃料電池的投資非常愚蠢。馬斯克估算,“燃料電池不到普通太陽能發(fā)電效率的1/4,氫是一種可怕的能量存儲機制?!痹诿绹?,圍繞加州開始實行的ZEV法案(零尾氣排放ZeroEmissionVehicle)的這場電動還是氫動的爭奪,鹿死誰手目前還未可知,但目前至少是電動車處于絕對優(yōu)勢。

原因非你所知

那為什么日本非常積極地研發(fā)氫燃料電池技術(shù)呢?實際上,不管任何尖端技術(shù),民用和軍用都是相輔相成的。可能許多人感覺燃料電池和軍事方面風(fēng)馬牛不相及,實際上它正是軍用潛艇的AIP(空氣隔絕推進系統(tǒng))解決方案之一,能夠讓潛艇長時間在水下航行不用換氣。而且,新能源車-鋰電池的概念也和潛艇有關(guān)系,因為各國的潛艇都正在用鋰電池替代鉛酸電池。

德國開發(fā)了固體氫氣儲備技術(shù),很早就將其運用于212型AIP潛艇上,安裝了氫燃料電池系統(tǒng)。綜合各種因素,各國都把燃料電池視為比較理想的潛艇的AIP系統(tǒng)。這也是日本在采用過斯特林發(fā)動機方案之后,又考慮為潛艇使用燃料電池的根本原因。另外這也是由于,一直以來日本感覺無法突破斯特林發(fā)動機技術(shù)的瓶頸。

目前日本豐田公司在燃料電池汽車技術(shù)方面已經(jīng)居于全球領(lǐng)先地位,這些都為日本研制燃料電池AIP技術(shù)打下了堅實的基礎(chǔ)。根據(jù)相關(guān)資料,日本新型潛艇采用新型燃料電池續(xù)航力將提高2倍。

所以,在豐田Mirai或者本田Clarity的燃料電池技術(shù)基礎(chǔ)上,將這個技術(shù)轉(zhuǎn)移到軍用領(lǐng)域,也會避免因為技術(shù)難度太大,等成裝備研制時間較長、拖延進度的情況。這也是日本著力推動氫動力汽車的背后因素所在。況且,重建一套能源供應(yīng)系統(tǒng)也不是豐田或者本田一家公司就能完成的,前面所講開放專利的“套路”,讓更多的人來參與,也是必然的選擇。

不過,就在2月份,豐田對全球范圍內(nèi)的2800輛Mirai悉數(shù)召回,由于輸出電壓方面存在問題,在某些特別的駕駛條件下,例如車輛使用巡航控制爬長坡,加速踏板被踩到節(jié)氣門全開位置時,電池輸出電壓可能會超過警戒值。目前看來,氫動力汽車離安全放心地使用,還有很多技術(shù)問題需要解決。

誰領(lǐng)先一步?

氫動力汽車無疑是未來新能源汽車的兩大發(fā)展方向之一,其最大的對手就是電動汽車。結(jié)局會像直流電和交流電一樣,最終只會有一種形式的汽車得到普及,也就是所謂的加油站最終是被加氫站還是被充電站替代。相對而言,還是充電站的進度快很多。

對于電動車來說,雖然也遇到了技術(shù)瓶頸,比如在鋰電池的儲能密度方面除非有新的技術(shù)突破;此外,還有個很大的問題就是充電時間慢,以及電池對環(huán)境的污染。不過總的來看,儲能密度和充電時間慢可以用技術(shù)進步解決,氫燃料電池成本高也可以用技術(shù)進步解決,就看誰的市場化腳步快,誰先跑到前頭了。

反觀中國,在30多年汽車行業(yè)市場沒有換來技術(shù)后,彎道超車選擇了電動汽車,這也是基于中國基礎(chǔ)設(shè)施方面的現(xiàn)實選擇,給予氫動力汽車的空間并不大。雖然照汪云青老師所說,電動車像挖了個大坑會讓整個行業(yè)深陷其中,至少目前來看,燃料電池的技術(shù)開發(fā)方面并不如電動汽車般受投資方的青睞。

技術(shù)方面且不論,毫無例外地,近期由于政策的影響,在電動車的躁動之后,又一波“春江水暖鴨先知”的企業(yè)開始有所動作了。這次,發(fā)端的是客車,國內(nèi)氫動力客車的熱潮似乎又開始了。文章開頭所講的兩件事,正好是這波熱潮的一個小小縮影而已。

有大手筆的,比如大洋電機6月27日就宣布,其子公司武漢大洋電機將在湖北省孝昌縣投資13.4億元,建設(shè)年產(chǎn)1.7萬套商用車氫燃料電池系統(tǒng)建設(shè)項目。該項目建設(shè)期為24個月,項目建設(shè)完成投產(chǎn)后,預(yù)計可實現(xiàn)年產(chǎn)值超過80億元。

但這件事不是孤立的,根據(jù)最新的國家新能源補貼政策,燃料電池汽車國家補貼中,對于大中型客車、中重型貨車給予50萬元的補貼。值得一提的是,乘用車的國家補貼只有20萬元。此外,各地的地方政府也在陸續(xù)出臺補貼政策??雌饋?,政策導(dǎo)向?qū)⒓铀佟爸乜蛙囕p乘用車”的氫動力客車的研發(fā)。

然而,氫動力客車似乎又在延續(xù)電動車補貼的“套路”。比如,上汽大通的FCV80,除了國家補貼,上海市政府也會有60萬元/輛的地方補貼。而據(jù)知情人士透露,如果按照FCV80本身的輕客屬性來算,其補貼應(yīng)該為30+40萬元,也就是70萬元,這樣從成本上來說是虧的。而現(xiàn)在按照公布的110萬元補貼,F(xiàn)CV80成本上基本可以打平。

此外,今年6月16日,五洲龍“F1未來”(Future)系列8.5米氫燃料電池公路客車正式發(fā)布。而除了五洲龍之外,宇通客車、中通客車、廈門金旅、蘇州金龍(海格)、申龍客車、福田歐輝、中植汽車、佛山飛馳等客車品牌,也都不甘其后地致力于氫燃料電池客車的研發(fā)和推進。

不可否認的是,這又是一波“政策市”,也許不用多久就會退潮。但是,我們?nèi)耘f在新能源這條路上奔馳著,也許不久的某天,能研究出一種很有效的辦法來解決氫能源效率的問題呢?到那個時候,真正是電動車和燃料電池車決一勝負的時候了。

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