难掩光芒!氢燃料电池进入商业化提速阶段

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作者:周效敬 氢谷之窗

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亿华通与整车企业合作研发的氢燃料电池客车

水的电解过程是用电将水分解成氢气和氧气,那么,反过来,氧气和氢气发生反应就有可能逆转电解过程而产生电,这便是关于氢燃料电池的最基本构想。1839年,欧洲科学家William R.Grove爵士将这一构想付诸实验,发明了世界公认的第一个燃料电池。

在过去的一百多年里,受限于技术,同时也受内燃机的冲击,燃料电池未能推广开来。在交通工具多次演变、环保和节能越来越被重视的今天,燃料电池在中国经过漫长等待,开始迎来曙光。

8月25日,北京亿华通科技股份有限公司(以下简称“亿华通”)张家口基地首台氢燃料电池发动机正式下线,在当天举行的下线仪式上,亿华通副总经理、张家口生产基地总经理宋海英和清华大学汽车工程系副主任李建秋教授共同接受了我们的采访。

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清华大学汽车工程系副主任李建秋教授接受采访

氢燃料电池进入商业化提速阶段

亿华通张家口基地规模较大,一期产线年产能2000台,二期年产达8000台。作为我国氢燃料电池发动机生产企业的领头羊,亿华通张家口基地的投产是我国氢燃料电池商业化提速的一个标志。

然而,氢燃料电池在我国的发展是一个循序渐进的过程,走到今天并不容易。李建秋教授将我国氢燃料电池的发展过程分为三大阶段:第一阶段(约2001年—2005年),当时的燃料电池、动力电池、驱动电机等都不成熟,更多是概念性的东西。“当时我们(亿华通)与福田组装的第一辆车,燃料电池系统就占了大半个车厢,座位不得不拆掉一部分”,李建秋回忆说。

第二阶段(约2005年—2010年),重点围绕燃料电池加动力电池这一“电电混合”动力系统开展研究。这个时期,零部件成熟度不断提高,动力电池、电机技术也在提升,尤其是经过2008年奥运会一整年的示范运行,混合动力系统的构型基本固定。

第三阶段(约2010年—2015年),针对燃料电池本身的可靠性、耐久性和成本开展攻关。

现阶段(2015年~)国内氢燃料电池企业陆续建设生产线并进行产业链布局,氢燃料电池向商业化迈进。比如,亿华通不仅在张家口投入10亿元人民币建设氢燃料电池发动机生产基地,还计划在山东滨州、湖北武汉等地陆续进行布局。

然而,我国氢燃料电池的发展,在技术上同国外相比还是存在不小的差距。据了解,国外质子交换膜燃料电池最长寿命已达到40000~60000小时,我国现在大概5000小时,2020年大概做到10000小时,2025年大概做到20000~25000个小时,到那时氢燃料电池可以做到与车辆等寿命,这将大大提高消费者的接受程度。image

亿华通副总经理、张家口生产基地总经理宋海英接受采访

加氢站难题的破解之道

氢燃料电池汽车的推广与纯电动汽车有所不同,纯电动汽车只需在电网覆盖之处建设充电桩,即可完成基础设施建设,而氢燃料电池汽车则需要建设加氢站、制氢厂等一系列设施。建设加氢站的成本比充电桩要高出许多,这也是燃料电池汽车推广难的一个重要原因。

李建秋表示,根据加注氢气的能力算,一天加注200公斤氢气的加氢站,不含土地成本,目前需要1000万人民币左右。如果要支持70兆帕的加氢站,费用会更高一些。

面对加氢站如此高昂的建设成本,不必望而却步。业内专家认为,加氢站可以新建,也可对现有的加油站进行升级改造,加油与加氢可同时运营。在氢燃料电池汽车尚未大规模推广的阶段,以加油为主,这样可以维持运营,在氢燃料电池汽车多起来之后,就以加氢为主。当然,在城市中,也可以实行加氢站与充电站混合运营,打造一个“纯电驱动、零排放”的交通体系。

亿华通副总经理、张家口生产基地总经理宋海英表示,在2020年之前,张家口将建设19座加氢站,并将所有公交车辆换为氢燃料电池汽车。亿华通2017年将交付150辆燃料电池汽车给张家口,公司与清华大学合作建设制氢厂以及3座加氢站,将于2018年初建成。

氢燃料电池难掩光芒

除加氢站之外,氢燃料电池的生产成本和使用成本也颇受关注,它的优势也非常明显。

李建秋表示,目前,氢燃料电池发动机的生产成本为10000~15000元/kW;如果生产线全开,年产千台机以上,成本会下降到6~8成;如果年产10万台,成本则可以下降到1000~2000元/kW,如果按正常速度发展,亿华通2025年可以达到这一规模。氢燃料电池发动机的生产成本直接影响到氢燃料电池汽车的售价,从而影响消费者的购买选择。

与纯电动汽车相比,氢燃料电池汽车的优势比较明显。比如,冬季气温降低,纯电动要为空调等系统供电,其续航里程必然要打折扣。而氢燃料电池车在不影响续航里程的同时其产生的余热为乘客舱保温,比纯电动更加节能。

此外,氢与电之间的“氢电互动”也是氢燃料电池的一大优势。当太阳能、风能发出的电存储不下时,可以采用电解水制氢,把氢气作为电能的存储的载体(无损耗),用电高峰时,再用氢气发电,此为能源端的“氢电互动”;燃料电池也可以在紧急情况下用来为建筑等供电,这则是车载端的“氢电互动”。

纯电动和氢燃料电池各有其适用领域。短续驶里程和紧凑型轿车会以纯电动为主,SUV、大型车或续驶里程在400公里以上者,燃料电池汽车较有优势。未来,燃料电池和纯电动将各有其细分市场,二者相互配合,共同打造“纯电动、零排放”的交通体系。

呼唤国家出台区域示范政策

2009年元月,国家科技部、财政部、发改委和工信部共同启动了“十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程”(简称“十城千辆示范”),通过提供财政补贴,计划用3年左右的时间,每年发展10个城市,每个城市推出1000辆新能源汽车开展示范运行。客观地讲,这一政策为我国新能源汽车产业链走向成熟并在全球获得领先地位立下了汗马功劳。

氢燃料电池产业链的发展也需要这样一个过程。据了解,无论是上汽集团、福田汽车、宇通客车这些氢燃料电池整车企业,还是亿华通等氢燃料电池发动机生产企业,都未做到大规模生产,而规模化又直接制约着降成本和产业链的形成。因此,氢燃料电池也需要类似“十城千辆”这样一个示范,选择氢能资源丰富的区域,通过规模化生产,降低成本,形成产业链条。

此外,氢燃料电池相关企业在前期需要做大量投入,业内希望在国家补贴不退坡之外,重点区域的地方政府能够加大补贴和扶持力度。

氢燃料电池节能、环保的特性毋庸置疑,它将是未来电池领域的重要一极,但它的发展需要政府、企业和消费者的共同呵护。与国外相比,我国的氢燃料电池发展还存在差距,这就需要各方努力,尤其是政策上要提供相应的支持,培育氢燃料电池发展所需要的环境和土壤。

我国氢燃料电池的发展与国外的差距客观存在,我国的氢燃料电池发展好了,这个领域被国外垄断的概率也就变小了。

来源: 电池中国网 作者:周效敬

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