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“氢车”如何上路?发展氢气供应产业链、车辆制造产业链是解决之道

时间:  2019-07-17 17:56  来源:  人民政协网   作者:  网络转载

有的汽车“吃”的是汽油,排放的是温室气体。有的汽车“吃”的却是氢气,排放的只有水。这第二种车,叫做氢燃料电池汽车,目前正在汽车界悄然走红,但它能否取代目前的电动车,甚至取代内燃机车,成为未来真正的新能源车型呢?

7月2日,在2019世界新能源汽车大会上,氢燃料电池汽车屡获肯定。全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢表示:燃料电池汽车具有清洁零排放、续驶里程长、加注时间短的特点,是适应市场要求的最佳选择。

虽然在老百姓心中,氢燃料电池汽车依然不显山不露水,可是在很多专家眼里,其将在未来的新能源汽车市场扮演举足轻重的角色。随着新能源汽车补贴逐渐退坡,顶层政策开始不断加码,由补车转向补电,其中就包括对加氢站的政策支持,促氢能发展提速。

如今的氢燃料电池汽车可谓是当红明星。很多人说,氢燃料电池汽车已经站上风口,快速增长期即将来临,是这样吗?

“氢”从何来?

在电影《流浪地球》中,吴京饰演的宇航员刘培强,最后驾驶飞船引爆的就是氢,氢爆炸的威力推动地球运行,脱离轨道,最后拯救了地球。

那么,什么是氢?

氢(H)是一种化学元素,元素周期表第一位,无色无味,极易燃烧。由一个质子和一个电子组成,化学符号“H”。活性很强,充满能量,且量大、无污染、来源广泛,被视为未来重要的“替代能源”。同时氢是宇宙中非常重要的元素,也是最轻的元素。

氢燃料电池如何产生电能的呢?

记者调查了解到,化石能源(煤、天然气)制氢、工业副产氢、电解水制氢,是当前主流的三大制氢路线。如,水(化学符号H2O)就是由两个氢和一个氧组成的,通过电解,可以变成氢(H2)和氧(O2)。也就是说,氢(H2)和氧(O2)在一起就可以产生电?

是这么回事吗?

“还真是这么回事。为什么呢?”全国政协委员、中科院物理研究所所长王玉鹏给记者解释道,因为氢和氧,在氧化还原反应过程中,会生成水和释放电子,就是所谓的发电。

说得简单点:燃料电池就是一个“小型发电站”。一个将氢和氧转化成电能的小型装置。

那么,问题来了,如果我们的车子加的不再是汽油,而是氢气。那氢气是通过什么样的方式来驱动车辆的呢?王玉鹏表示,单靠氢气自己,肯定无法驱动车辆,还需要搭配氧气、燃料电池、电机等机械传动装置,才可以驱动车辆行驶。

大致的过程是这样:储氢罐向燃料电池输送氢气。氢气在燃料电池内和车子吸进的空气(氧气),通过氧化还原反应,生成水并且释放电能。随后将电能输送给电机,随后电机带动传动装置,驱动车辆行驶。与电动车相比,燃料电池汽车最大的优点,就是充能快。因为,加氢不到10分钟。而电动车,是按小时起。

王玉鹏举例说,氢燃料电池汽车在美国加利福尼亚州很受欢迎的原因是加利福尼亚州有35座加氢站,可以满足氢燃料电池汽车的充能需求。“对于一辆车来说,充能是重中之重。所以说,加氢站的建设,决定了氢燃料电池汽车命运。同时还需把成本控制下来,车辆的售价才能低。如果以上两个条件得到满足,氢燃料电池汽车会比电动车效率更高,成为大趋势。未来,氢燃料汽车才是更好的选择。”王玉鹏表示。

虽然氢燃料电池汽车相比于纯电动汽车起步晚,但是在北京亿华通科技股份有限公司常务副总经理于民看来,现在我们的氢燃料电池大客车加氢时间不到10分钟,可以跑300多公里,除了补充燃料速度快,氢燃料电池汽车的续航里程也可媲美燃油车。从产业发展路径等方面考量,氢燃料电池汽车较纯电动汽车优势明显,氢燃料发展潜力更大。

风来了,还需冷静

当下氢能和燃料电池汽车有多“火”?资本市场听说“氢”企业,就敢投资;股市股民听说“氢”股票,就敢追涨;市委书记听说“氢”车,就敢对着镜头说good……

特别是在氢能源首次写入国务院政府工作报告,在政策的加持下,汽车上下游企业、整车厂等纷纷开始抢占这一领域。

记者注意到,在整车企业中,上海汽车集团股份有限公司的荣威早在2016年就推出了950氢能源车、奇瑞汽车推出了艾瑞泽5氢燃料电池版、东风汽车集团股份有限公司的东风风神也亮相了AX7FCV氢燃料电池版本、上汽大通汽车有限公司在今年上海国际车展上展示了首款氢燃料电池乘用车G20FC……

不难看出,虽然氢燃料电池汽车产业是一个新兴产业,但行业内已经暗流涌动。据国际能源署(IEA)预测,到2025年,氢燃料电池车将占全球车辆的17.5%。

毕马威团队也预测,到2020年氢燃料电池汽车产量将出现爆发性增长,保守估计到2025年产量规模将突破3万辆。到2030年,中国氢燃料电池汽车产销量预计达到数十万辆。

“尽管氢燃料电池汽车成为了新能源汽车领域的‘新宠’,但当下,燃料电池电堆成本和基础设施建设成本极大地制约了氢燃料电池汽车的产业化进程。”林德集团氢动力首席技术专家王煜武表示,氢气的成本组成主要是来自于三部分,第一部分是生产;第二部分是道路运输成本;第三部分就是加氢站本身的成本。但其实公路运输上的成本是可以通过技术和管理提升进一步优化的,同样加氢站的成本也可通过提高效率来优化。

以上海第一个固定加氢站为例,2007年,上海首个加氢站落户嘉定安亭国际汽车城,并于同年11月15日正式投入使用。资料显示,安亭加氢站的储氢量最大可达800kg,一次能连续为6辆大巴、20辆小汽车加注氢气。

记者算了一笔账,该加氢站造价高达1600万元,而目前氢气对外出售的指导价为70元/kg,一辆依维柯加满氢气大约需要4kg,一辆大巴则需要13~15kg左右。从续航里程来看,一辆大巴跑100公里,耗氢量约为8kg;一辆依维柯跑100公里,耗氢量约为0.8kg。这意味着,一辆大巴每百公里就要花费560元,一辆依维柯大小的车每百公里要花费56元。

该加氢站工作人员直言,因为加氢站造价较高,而目前加氢车又较少,所以该加氢站建造十余年仍处于亏损状态。

再一个问题就是安全。

2019年5月23日韩国江陵市储氢罐爆炸,6月1日美国加州一辆运氢车加氢过程中爆炸,6月10日挪威奥斯陆市郊加氢站发生爆炸,20天内接连三次事故,国内网上声讨浪潮,无不置疑氢燃料汽车的安全性,虽然也有专业机构进行事故科普,但仍旧有悲观情绪蔓延。

全国政协委员、大连市锅炉压力容器检验研究院技术总监胡军对此表示,发达国家的这些事故对我们敲响了警钟,我们需要理性看待氢能,氢能的技术难度比纯电动要大,技术门槛也更高,监管的难度也比纯电动车要更大。“技术变革是必然趋势,不能因为有前景,就狂热炒作,也不能因为出了问题,就喊打喊杀,束之高阁。”胡军这样说。

“面对各路资本‘抢食’,我们还需冷静。”威马汽车创始人、CEO沈晖直言,氢燃料电池汽车的发展是一个产业生态圈,是一个综合系统,现在整个发展还处于早期商业示范阶段。短期内氢燃料电池车不会实现大范围发展,现在最热门的还是电动汽车,短期内电动车还是主流。

在沈晖看来,在电能如此普及的情况下,电动车充电还存在一些困难,相较之下,氢燃料电池的挑战会难上100倍,包括安全和成本挑战都很大,最大的制约因素就是加氢站的布局在当下还极为有限。要破解这些难题,归根到底还是要在技术上取得突破,比如,找到铂金的替代物和低成本制取高纯度氢气的方法。

而在王玉鹏看来,氢能和燃料电池汽车横跨能源、环境、基建、汽车等多个领域,是一个需要不同的专业人才共同完成的庞大工程,这当中,每一个参与者都非常重要,每一个环节或技术都非常重要,但也不会因为几个人、几个企业、一些事件就改变整个发展进程。

“氢车”如何上路?

全国政协常委、中国工程院院士欧阳明高在阐述燃料电池技术进展时,这样说:凡是纯电动能干的事,不要用燃料电池,因为性价比很难竞争。不过,商用车、长途卡车是可以的。通俗粗略地说,“氢燃料电池更适合取代柴油机,锂离子电池动力系统更适合取代汽油机。”

在欧阳明高看来,中国氢产能不是问题,目前中国的氢产量完全满足2035年供氢需求。目前副产氢和弃光、弃风、弃水的电至少做到年产500万吨,有人说是800万吨甚至1000万吨。同时,燃料电池发动机技术,再过5年,将会趋于成熟,而到2035年可以满足规模应用需求。

欧阳明高直言,氢燃料电池商用车产业链瓶颈不在两头,在中间,就是车下运氢、车载储氢和氢能加注。如,在运氢环节,现在20兆帕长管拖车运氢,不能支撑氢能大规模发展;在车载储氢瓶环节,35兆帕可以支撑城市公交250公里左右续驶里程,中级物流车300公里,70兆帕支持城际客车运营400公里,重型物流车500公里。但想装得更多就是车载液氢和深冷气氢,“但是这个技术还要5年探索之后,才能决定是不是具有大规模应用的可行性。”欧阳明高表示。

而在胡军看来,整个氢能产业链,不管是上游的制氢、中游的储氢和运输氢,再到下游氢燃料电池汽车、加氢站以及其他应用领域等,每一个环节都不能掉以轻心。“在发展氢能产业的过程中,应当抓住其安全的关键点,不盲目追求规模和速度,在保证安全的基础上稳步发展。”胡军这样说。

胡军告诉记者,当前,各地落实氢能源规划的情况并不乐观,特别是在加氢站建设进度方面困难重重。如,国家层面缺少对氢能源基础设施的统筹规划,各地方各自为战现象明显,对加氢站建设有效监管不足,协调推进乏力,许多需国家层面解决的问题得不到及时解决,制约了加氢站的发展;加氢站立项审批环节涉及部门多、流程多、材料繁、环节杂。一些地方为了使氢燃料电池汽车能够上路运行,铤而走险,逃避安全监管,用简陋的临时加氢站或移动式加氢车代替固定式加氢站,成为新的高危安全隐患等。

如何“氢车”上路?胡军表示,相关管理部门要高度重视产业链各方的意见和呼声,对他们面临的困难切实寻找应对之策,对目前影响氢燃料电池汽车行业健康发展的问题尽快创新方法找出解决之道。只有当氢气供应的产业链、车辆制造的整个产业链都发展起来,配套更加完善,氢燃料电池汽车才能真正跑起来。

为此,胡军建议:一是尽快建立有效的协调机制,统筹规划氢能源基础设施建设和布局,及时解决制约加氢站发展的诸多问题。尽早出台全国统一的加氢站审批流程和运营规范;二是关注已经完成和正在推进建设的加氢站储氢系统、供氢系统安全性问题,杜绝逃避安全监管,用简易装置代替安全、规范的固定式加氢站的现象发生;三是有针对性地加大产业化研发投入,高度重视车载储氢容器及加氢站承压系统的安全性,出台相关政策,支持、鼓励相关企事业单位抓紧补齐氢承压系统短板;四是及时修订和完善涉氢的相关法规、标准,消除不合理的规定和障碍,使之尽快适应氢能源产业的快速发展;五是加大科普宣传力度,建立统一的加氢站建设信息平台,通过面向公众的App,使加氢站的安全信息更加透明,有利于氢能源基础设施健康发展。
 

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