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氫燃料電池走下神壇 能否與鋰電池并駕齊驅(qū)飛入百姓家?

核心提示:近日,有報道稱,在2019年,有望正式實施針對氫燃料電池汽車的“十城千輛”推廣計劃,其中北京、上海等多個主要城市有望列為發(fā)展城市。隨著氫燃料電池熱度不斷攀升,再加上國家相關(guān)鼓勵政策的出臺,氫能源能否成為成為固體電池之外的另一個技術(shù)路線?
   近日,有報道稱,在2019年,有望正式實施針對氫燃料電池汽車的“十城千輛”推廣計劃,其中北京、上海等多個主要城市有望列為發(fā)展城市。隨著氫燃料電池熱度不斷攀升,再加上國家相關(guān)鼓勵政策的出臺,氫能源能否成為成為固體電池之外的另一個技術(shù)路線?
 
  其實,不少汽車業(yè)內(nèi)人士宣稱,現(xiàn)階段的新能源汽車并沒有我們所想象的零排放,其中,三元鋰電池的原料開采以及后期組裝都將會對環(huán)境造成污染,而從電力構(gòu)成來看,熱電廠依舊占據(jù)了大部分的發(fā)電量,而后期新能源汽車報廢后,其電池回收處理也將對環(huán)境造成影響。因此,不少人表示,現(xiàn)階段的新能源汽車并不是“新能源”。
 
  而從量產(chǎn)的氫能源汽車來看,其綜合續(xù)航在600-700公里之間,能量轉(zhuǎn)化率高達60—80%,并且排放僅為無污染的水,并且具備其加注時間短、整備質(zhì)量較輕等優(yōu)勢。因此,有人稱氫才是人類社會的終極清潔能源。
 
  從國內(nèi)2018年推出的新能源補貼政策來看,已經(jīng)將氫燃料電池列為補貼對象,顯然,不管是車企還是政策導向,都不愿意在另一條新能源路線上落后對手太多,而從市場來看,國內(nèi)氫燃料電池研發(fā)已經(jīng)有所突破,距離量產(chǎn)已經(jīng)近在咫尺。
 
  而在近日,中國科學技術(shù)大學針對氫燃料電池研發(fā)了一種新的催化 劑,解決了氫燃料電池一氧化碳“中毒休克”危機,延長電池壽命,并大大拓寬了電池使用溫度環(huán)境,有望彌補固體能量電池對于環(huán)境溫度的影響,對于寒冷的北方可謂是一個利好信息了。
 
  既然氫能源優(yōu)勢如此之多,為何面對固體能量電池路線卻節(jié)節(jié)敗退呢?
 
  氫能電池能否快速崛起
 
  想要了解這個問題,我們就要從氫燃料電池根源說起,其實氫燃料電池汽車(FCEV)早在1893年已經(jīng)提出了其技術(shù)路線,在長時間的發(fā)展之中,由于其價格以及材料問題,導致氫燃料電池始終無法大規(guī)模量產(chǎn),直到2015年,豐田推出了第一款量產(chǎn)車型——Mirai,由此掀開了氫能源的市場之路。
 
  很多人認為,氫燃料電池由于成本問題導致的市場化困難,尤其是燃料電池內(nèi)部采用的鉑元素,但從燃料電池使用量來看,100kW的燃料電池系統(tǒng)中使用的鉑含量為41.67g。如果按照500元/g計算,成本約為20833元,相比50萬左右的燃料電池汽車而言,催化劑以及質(zhì)子交換膜都不是市場化阻礙的關(guān)鍵。
 
  我們通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),制約氫燃料電池汽車發(fā)展的關(guān)鍵,恰恰是氫氣的運輸。氫氣的生產(chǎn)并不像我們所想象中的采用電解獲得,而是石油、煤、乙烯等原料進行處理時會以副產(chǎn)品的形式獲得,成本極低。中石化資料顯示,其年產(chǎn)氫氣在200——300萬噸,成本為20元——30元/噸,聯(lián)想到氫燃料電池汽車加氣量約為6-7Kg,續(xù)航就可達600-700公里,其成本優(yōu)勢是極為驚人的。
 
  但由于產(chǎn)地和使用地距離問題,導致氫氣運輸成為了一個大問題,氫氣具有一個非常特殊的現(xiàn)象——氫脆,在壓力超過一定壓力和溫度的情況下,氫氣會逃逸到金屬中,造成金屬材料的脆化,因此,不能采用普通的鋼瓶運輸。此外,加氫站建設成本極高,這也變相提升了氫氣的價格。
 
  從豐田Mirai加氣成本來看,其價格約為39元/kg,其中氫氣成本約占45%,運輸成本約占20%以上,而特斯拉model s百公里耗電20kwh,約合16元。氫氣的運輸成本居高不下,成為了制約氫燃料電池發(fā)展的一道障礙。
 
  固體能量電池的瓶頸
 
  相比氫燃料電池,鋰電池無論是原料還是產(chǎn)業(yè)鏈方面都已經(jīng)非常成熟,大批量的生產(chǎn)導致其成本優(yōu)勢明顯,此外,技術(shù)難度較小。
 
  但在新能源補貼政策的倒逼之下,固體能量電池開始遇到了發(fā)展的瓶頸,其能量密度提升開始面臨著更多的困難,勉強在政策的邊緣徘徊。以松下與特斯拉聯(lián)合推出的21700的NCA電池為例,其單體能量密度接近300Wh/kg,而國內(nèi)電池企業(yè)基于NCM架構(gòu)打造的NCM811電池,其能量密度僅為250Wh/kg。并且隨著單體密度提升,其熱穩(wěn)定性差、充放電脹氣等問題更為明顯。
 
  雖然可以通過電池管理系統(tǒng)加以控制,但也可看出,三元鋰電池的發(fā)展已經(jīng)放慢了速度。此外,寄予厚望的石墨烯電池技術(shù)也遲遲未能突破,僅靠不斷加大電池數(shù)量提升續(xù)航的發(fā)展路線已經(jīng)展現(xiàn)出了其發(fā)展局限性。
 
  氫燃料電池能否規(guī)?;占?,這其中有政策以及資本市場的推動,更有三元鋰電池放慢發(fā)展的襯托,不過,氫燃料電池有加注時間以及溫度工作區(qū)間等優(yōu)勢,對于寒冷的北方以及充電不方便的區(qū)域,將成為純電動汽車的有效補充。但可以預見,氫燃料電池汽車剛剛走過起跑線,未來發(fā)展值得期待。

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