如果说新能源汽车正成为百姓日渐熟悉的伙伴,氢能源车则算得上是其中的“生面孔”。但近年来,这副“生面孔”的发展前景却被广泛看好。
在“3060”双碳目标的催动下,随着政策的持续加码以及燃料电池汽车示范应用城市群的带动,氢燃料电池汽车的产业化之路正在加速到来。
氢燃料电池汽车已在京津冀、上海、广东、河北、河南五大示范城市群密集投入运营,其中,北京市大兴区计划在2025年推广不低于3000辆氢燃料电池汽车,并建成至少10座加氢站。上海市将在“四大区”陆续投放氢燃料电池公交,在此之前,首批80辆氢燃料电池网约车已正式进入商业化运营阶段。
与此同时,氢燃料电池汽车赛道上还挤满了急于抢跑的汽车厂商,围绕氢燃料电池汽车的“卡位战”正快速展开。
多家车企进入氢能赛道
远在亚洲东部的丰田是氢燃料电池领域第一个“吃螃蟹”的车企。早在上世纪90年代初,丰田就已开始投资氢燃料电池相关技术领域,并从2000年开始相继推出了丰田FCH、Toyota FCHV-adv等试制车。2014年,丰田推出旗下首款可量产的氢燃料电池车型Mirai。丰田最近的“大动作”是伙同国内的海马汽车,一起研究氢燃料电池技术。
与丰田相似,现代汽车也是较早研发氢燃料电池的车企之一。2013年,该车企推出旗下首款量产氢燃料电池车型——ix35 FCEV,之后研发出NEXO等氢燃料电池产品。2018年-2021年期间,现代先是在北京成立氢能产业基金,随后在广州建设名为“HTWO广州”的氢燃料电池系统生产基地。到了2023年,现代计划把旗下氢燃料电池乘用车NEXO引入中国市场。
现在看电动,未来十年看氢能?
看到丰田、现代在氢燃料电池领域频频布局,其他车企也没“闲着”。2020年,上汽集团基于此前在燃料电池方面的布局,发布了名为“氢战略”发展目标,即到2025年,至少推出10款燃料电池汽车产品,并试图通过旗下专注于氢燃料电池研发的捷氢科技子公司,来抢占这一细分领域的优势地位。
有相同想法的还有长安和广汽。长安旗下新能源品牌深蓝汽车,在2022年重庆车展上发布了包含氢电版的车型深蓝SL03;同年,广汽集团在科技日上发布全新的氢能源动力系统。
从丰田、现代等海外品牌,到上汽、长安和广汽等国内品牌,这些车企不约而同地加快氢燃料电池汽车的推进速度,其背后的原因是一致的——争夺这一技术路线的先发优势。
氢燃料电池的优势
车企纷纷盯上氢燃料电池技术路线,一方面是想尽早入局掌握更多主动权,摆脱对动力电池厂商的依赖,另一方面是因为氢燃料电池有其独特优势。
首先是续航里程局限小。与纯电动汽车相比,氢燃料电池汽车增加了车载储氢系统和具有发电能力的燃料电池系统。它供电的方式,是直接通过化学反应将燃料的化学能转换为电能。燃料电池汽车的所谓的“电池”,只发电,不蓄电,装在储氢罐里的氢才是车辆储存的能量,只要将氢源源不断地提供给燃料电池,驱动系统就能获得足够的电能而驱动汽车行驶。也就是说,氢能源电池汽车的续航里程并不取决于“电池”,而取决于储氢罐装多少氢。
其次是补充能量快。氢燃料电池中的氢气属于能量密度很高的能源,这样的特性让氢燃料电池车拥有补能快的优势。以现代NEXO为例,加氢5分钟,就能实现596km(CLTC)的续航里程。另外,纯电动车的动力电池在低温状态会出现续航大幅衰减情况,但是氢燃料电池中的电化学反应发生过程中会产生热量,在-35℃至45℃环境温度下可以满功率工作,续航里程几乎不受温度影响。
第三是低碳、环保。有人将氢燃料电动汽车称为“移动的空气净化器”。由于燃料电池非常敏感,如果把不经过滤的空气供给到燃料电池堆,空气中所含的各种杂质会损坏燃料电池堆。因此,氢燃料电动汽车需要设置物理吸附、化学吸附等多道过滤装置。而氢燃料电动汽车所排放到大气中的气体是经过净化、滤掉杂质的。这也是为什么氢燃料电动汽车会被称为“移动的空气净化器”。
仅凭续航里程局限小、补能速度快、低碳且环保这几大优势,它也应该是未来新能源汽车发展的重要方向。
困于成本和技术
独特优势如此明显,氢燃料电动汽车为什么在国内推广不开?
成本高是难题之一。以丰田Mirai为例,在美国的起售价接近 5 万美金,在国内的起售价来到了74.8万元,几乎与BBA等豪华品牌旗下的高端车型同价。
氢燃料电池家用车售价昂贵,用车成本也不便宜。据信达证券统计数据显示,一辆氢燃料电池汽车百公里成本接近1000元,相比之下一辆燃油车百公里综合成本为528元,而锂电新能源汽车的百公里成本只有441元,这也揭露出了氢燃料电池技术无法压低的成本。
除了自身成本贵的缺点,氢燃料电动汽车还被 “ 氢 ”本身卡住了脖子。氢气作为自然界密度最小的气体,需要的储存空间非常大。现有技术可将氢气压缩成液态氢进行储存,但液氢的密度还是比汽油小了差不多十倍。现在的储氢罐已经用上了包括碳纤维和高分子聚合材料等材料,如果要把氢的体积压缩得更小,需在材料上进行深度研发,成本也会翻倍。例如,位于广州南沙的国内首个固态氢储能加氢站,光是研发、建设就高达好几十亿。
高昂的成本严重限制了加氢站的数量。截至2022年底,我国累计建成加氢站358座,其中在营245座。国内加氢站主要分布在北京、山东、湖北、上海等燃料电池汽车产业发展较快的地区。
技术问题当然也不容忽视。从产业链上看我国氢燃料电池发展、整车水平、系统水平和国外差距不大,不过越靠底层的关键材料越薄弱。比如,氢燃料电池的核心材料几乎全部依赖国外厂家:在催化剂领域,国内仅有几家企业可小批量生产;质子交换膜、膜电极等都主要依赖国外企业供应。此外,相对于我国日趋成熟的动力电池技术、各地方全力推进新能源全产业链体系建设、国家相继出台打通新能源流通体系政策,带动以车e估为代表的新能源二手车相关的评估、动力电池回收等多场景商业应用,目前的氢燃料电池产业链尚未完善,体量及市场规模仍然较小。
基于以上分析,氢燃料电池汽车想要实现大规模推广、产业化落地并非易事。但随着技术的进步和政策的支持,氢能源汽车将在未来新能源汽车市场中占据重要地位。未来的新能源汽车真的要充电、换电吗?不一定,氢能源也许是最佳的新能源。
原标题:现在看电动,未来十年看氢能?