燃料电池是新能源的希望吗? 不 只有成本才是

如果说现在的电动车能像汽油车一样,在几分钟之内就能充满电的话,那可能满年夜年夜街跑的电动车就会让我们目接不暇了。但事实上,恰是因为电动车充电速度慢、续航里程较短且市区内的充电桩并不那么便利运用的原因,我们现在才要在电动车之外,持续提出一个燃料电池车的技巧路线。

在国际上,燃料电池(本文往后说起的所有燃料电池,均默感到氢燃料电池)在或早或晚的时刻,几乎被那些主流汽车品牌都研究了一个遍,然则最后生下来把燃料电池车量产并“圈地”试用的,眼下只有丰田和本田这两个日本汽车品牌。

比拟于纯电池车,燃料电池车也可以像传统燃油车一样,在加气站迅速加满氢气燃料而不需要慢慢地等电池充满;同时,只要气罐的容积足够年夜,耐压标准足够高,燃料电池储满高压氢气一口气跑500公里以上都不是问题;此外,比拟于电池车在达到运用年限后,在眼下还没有找到前程的电池收受接收问题,燃料电池技能却可以担保全部体系的收受接收再运用。

不外、既然燃料电池有这么多的利益,那为什么没有年夜年夜行其道呢?这个中必定有启事!

现阶段燃料电池体系技能庞杂,体积较年夜年夜

在燃料电池中,质子交换膜和基板是燃料电池的两个核心构成部分(这两个零部件直接决定了燃料电池的寿命),因为燃料氢气需要依附这两个部分来产生化学反应,临蓐出驱动电机的“电子”,这就意味着燃料电池从开始工作到顺遂临蓐出“电”来,中心存在一个时光迟滞(今朝国产的燃料电池,可以把这个滞后控制在10秒旁边),斟酌到车辆弗成能在踩下油门踏板10秒钟之后才起步,所以燃料电池车必须像电动车一样,搭载一块相对小一点儿的储能电池。

燃料电池的制造成本在慢慢降低,但依然很高

因为燃料电池对珍贵金属(铂金)的需求较高,且国内能临蓐燃料电池两个核心构成部分的企业很少(国内只有山东东岳实现了质子交换膜的关键技巧冲破,国际上有3M和杜邦等公司可以临盆高标准的膜产品),所以从国际和国内两个角度来讲,现阶段燃料电池的制造本钱降不下来,直接导致燃料电池的发电本钱也居高不下。

眼下国内缺少适宜乘用车运用的燃料电池技巧

对燃料电池来说,根据基板材质的不合,可以分为几个不合的种类。

碳基复合板——以碳为重要材质做成的基板,此类基板构成的燃料电池(下图)有稳固、导电导热性好的特点,但因为碳基板相对较厚(为包管强度),所以响应的燃料电池组尺寸也同步增年夜,这就导致了能量密度的降低,使这类基板构成的燃料电池体系,只能用于一些对体积要求不高的商用车(客车或货车)。

金属复合板——以金属材质构构成的基板,具有强度高,单片薄和低温启动速度快的特点,这就允许燃料电池组(下图)更易实现轻量化,更高的能量密度(比碳基板进步至少50%)和反应速度。然则因为金属复合板在燃料电池的工作情形中不耐腐化,寿命短,发烧稳固性欠好,工作时外面电阻年夜,所以以金属复合板构成的燃料电池体系对技巧的要求更高。

钛板——用金属钛制成的燃料电池基板,融合了以上碳复合基板和金属复合板燃料电池的诸多长处,但唯独在本钱这一方面上做不到喜年夜年夜普奔,所以用钛板打造的燃料电池体系,只能用在不差钱的行业上,好比驱动一架造价不菲的无人机(绝非年夜疆之流)。

眼下,丰田和本田给本身燃料电池车运用的燃料电池组均属于金属复合板,而国内此类燃料电池体系的临蓐工艺、成本控制和机能方面,与这两个日系品牌的产品还存在不小的差距,所以今朝国内相对较为成熟的燃料电池体系(碳基复合板为主),都只能运用在一些年夜年夜型商用车上,而少有给乘用车运用的燃料电池组。不外车云菌在此次燃料电池会议上得知,国内像氢镤如许在燃料电池范畴居于技巧前沿的公司,有望在将来几年临蓐出具有竞争力的金属复合板燃料电池。

氢气的制取和运输都是难题

任何一种能源能被社会广泛接收,从人道的层面来说,都是“家当链资本”的胜利,化石燃料能年夜年夜行其道,是其在勘察、开采、提炼、运输、花费和运用层面的综合成本达到了“业内最低”,是以,想评论辩论燃料电池的可行性,就必须体系性的评论辩论它的体系本钱。

固然燃料电池在运用层面的环保资本很低,但燃料氢气的制取倒是横亘在我们面前的一座年夜年夜山。固然我们可以经由进程煤制氢、化工制氢、水电和风电制氢这些“边际方法”来获得一部分氢气,可一旦燃料电池体系(车)在社会中的运用量达到必定量级,年夜年夜工业化制氢是独一的解决方法。可一旦我们为了氢气而制氢,那么比拟于化石燃料来说,燃料电池家当的体系成本是不是还具有优势,我们就不得而知了。

此外,氢气的运输和保存,是个必需要负责研究的问题。就一辆氢燃料电池车来说,眼下我国对氢气罐订定的国标是35兆帕标准,这个压力标准对燃料电池组来说并不能帮助后者获得具有竞争力的续航能力(能量密度),然则更进一步的70兆帕国标,今朝照样空白。

此外,氢气是一种异常特别的气体,第一是因为它的易燃性:在空气中,只要氢气的体积浓度介于4.1%——74.2%之间,这时就可能会产生爆炸,所以氢气在运输和加注进程中,对泄漏的控制确定要比汽油严厉得多,这就意味着加氢站不能像充电桩那样建好就不消管了,而必须有专人照看和掩护。

国内燃料电池车的将来在哪里?

说句不年夜虚心的话,如果没有政策补贴存在的话,国内的燃料电池研究和电动车研发,可能都要晚许多年才会出现。

根据眼下政策补贴策略和国内燃料电池技能的特点,若干年内国内推动燃料电池商用车的示范运用还是可行的,因为一来如许燃料电池汽车的生态闭环可以限制在一个很小的范围内“试运行”,政策补贴在这个小圈子内也可以发挥最年夜的效果,且预见之外的特别情形比拟少。

从久长来看,燃料电池乘用车家当,将会碰着比电动车更为直接的“先有鸡还是先有蛋”的问题——燃料电池车的加氢设备比拟于汽油车的加油设备和电动车的充电桩来说,对操作人员技能水平和设备工艺的要求都高,是以加氢站的运营商更愿意看到燃料电池车达到一定命目之后才肯投入,而对于燃料电池车的花费者来说,确定是四周生活区域内存在可以运用的加氢站之后,才会考虑买燃料电池车。

是以,想解决这个“先有站照样先有车”的两难问题,在将来行政手段和家当链的市场运作是必不可少的两把推手;当然,贯穿个中的,必须是越来越低的燃料电池全家当链资本(包括制氢和运用成本)。只有赓续降低的综合成本,才有可能让这个家当在传统化石燃料和纯电动技能中心,稳固住本身的阵地。