氢燃料电池的优势和成本问题解析

车云网 综合报道

4月4日,美股氢燃料板块领头羊普拉格能源(PLUG)宣布,该公司已收购ReliOn资产,后者是总部位于美国华盛顿州的氢燃料电池组技术和燃料电池系统开发企业。六天前,上汽集团与大众刚刚在德国签署了联合声明,开展燃料电池技术合作。日本两大车企丰田和本田也相继宣布,将于2015年开辟新的“战场”——将其开发的燃料电池车正式推向市场,每款产品计划年销量为1000辆。氢燃料电池一夜之间重回大众视野。

氢燃料电池的优势和成本问题

氢燃料电池更具优势

上汽是目前国内真正在进行氢能源研发的汽车厂商。“氢能源汽车是新能源汽车的终极目标。”

上汽新能源及技术管理部总经理干频认为,因为与日前炙手可热的纯电动车相比,氢燃料电池能解决纯电动车存在的重量过重,稳定性差等问题。而随着氢来源问题得到解决后,氢燃料电池汽车将最终取代纯电动汽车。

“混合动力是短期目标,纯电动车是中期目标,而氢燃料电池是新能源汽车的终极目标。是上汽早在新能源汽车“十二五”规划中就确定的内容。

干频在一次内部讲话中认为,特斯拉有革命性的一面,但根本算不上一次革命。虽然特斯拉确实为汽车行业带来很多新鲜的做法,比如设计理念、车辆结构、营销策略等等。但特斯拉仍然突破不了电动车普遍遇到的瓶颈问题。

“虽然它能达到较大续驶里程,但它牺牲了安全性和经济性。为了提高续驶里程,特斯拉加大了电池的用量。特斯拉采用镍钴铝锂离子电池而不是中国企业一般采用的磷酸铁锂电池,7000多节电池组重达500多公斤,整车自重高达2.1吨。”

此外,在中国特斯拉也并不是一辆环保的车。干频告诉记者,“特斯拉平均每公里的耗电是在0.18度左右,按照美国的核电来说,它大概每公里排放二氧化碳 122g。但在中国煤电环境下,它每公里排放175g—190g。而现在国内传统车才150g至160g,它比传统车的二氧化碳排放还高。”干频表示。

所以在上汽研发团队眼里,特斯拉没法起到颠覆整个汽车行业的作用,它还不足以担当这个重任。在上汽的计划表中,颠覆整个汽车行业的未来汽车,还是氢燃料电池汽车。

扎堆押注氢燃料

上汽八年前开始投入开发氢燃料电池汽车,至今已陆续投入超过10亿元人民币,目前上汽专门研发氢燃料电池汽车的团队超过100人,并计划于2015年实现小批量生产。

上汽的投入和规模并不算大,丰田氢燃料电池的研发团队多达一千多人。作为混合动力车领导者的丰田,准备在氢燃料电池上也领先一步。丰田计划2015年于日本、美国与欧洲市场上市一款新的燃料电池轿车。并希望这种车型的年销量到2020年可以过一万辆。

除此以外还有本田、奔驰。本田正在开发的一款燃料电池轿车预计将在2015年11月上市,这款车充满一次电可以行驶约310英里(约500公里),是目前电动车行驶里程的两倍。本田给其设定的销售目标为5年内售出5000辆,销售目标市场主要在日本、美国和欧洲。

而梅赛德斯-奔驰汽车公司计划在2017年推出一款全新氢燃料电池车。现代也正在紧锣密鼓地打造全新ix35氢燃料电池车型。

氢燃料电池车的工作原理是通过氢进行发电:纯氢被注入罐中与空气中的氧气混合产生水,这一过程同时也能产生电。产生的电能带动电动机工作,继而驱动汽车的机械传动结构。

与纯电动车相比,氢燃料电池有着不可比拟的优势,不仅清洁,而且分量轻、加气快速。

如一辆车蓄时里程400公里,仅需50千瓦的燃料电池堆,大约加5公斤的氢气就可以,而同样一辆纯电动汽车跑400公里,所需锂电池的重量大约为700公斤。

与此同时,氢燃料电池还能解决纯电动汽车充电时间长的问题,如奔驰目前研发的车型基于B级F-Cell,动力系统由母公司戴姆勒、雷诺-日产和福特共同研发,采用的碳纤维氢气罐三分钟内就可以加满气。

成本难题怎么攻破

政府推广氢燃料电池汽车力度,比纯电动汽车和插电式混合动力汽车大得多。在国务院印发的《节能与新能源汽车产业发展规划》中提到,“十二五”期间我国将继续 开展燃料电池汽车运行示范,带动氢的制备、储运和加注技术发展,使我国燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。而在消费层面,如果消费者购买氢燃料电池汽车,最高可以得到25万元的补贴。

我国汽车企业也曾在2006年以前,一哄而起对氢燃料电池汽车进行投资,不过,此后,除上汽以外,几乎所有的自主品牌汽车企业退出了对燃料电池汽车的研究。目前,燃料电池汽车的研发项目,主要由同济大学、交通大学等大学来承担。

车企退出氢燃料电池汽车研究的原因主要是氢燃料电池离量产遥不可及。氢燃料电池汽车目前面临的最大问题是,燃料电池堆的成本和使用寿命问题。如功率100瓦 相当于1.8L排量的氢燃料电池汽车,仅氢燃料电池组的成本就接近100万元人民币;而氢燃料电池组在频繁高低速轮换中,也容易缩短使用寿命。此外氢气的来源也是问题,制氢所需的成本,比炼油和发电还高。

2007年上汽就入股新源动力,新源动力是专攻车用氢燃料电池系统的公司。在上汽和新 源动力一起研发的氢燃料电池车中,正在研发增程式燃料电池车。也就是短途用电,长途用氢燃料电池堆发电,目的是解决成本和使用寿命的问题。由于短途采用纯 电,燃料电池堆仅在长途时使用,所以,燃料电池堆的功率可以降低,从而降低成本;同时,燃料电池只在远途跑高速时使用,同时也减少了由于高低速轮换对燃料 电池堆寿命产生的影响。

丰田也透露,2015年推出的零排放的燃料电池车,成本将控制在10万美元以下。丰田计划到2020年时,氢燃料电池汽车的成本可以下降到300万至500万日元(约合人民币18.27万至30.45万元)。

在收购了ReliOn的资产后,普拉格能源总裁兼首席执行官安迪·马什表示,普拉格在2014年中的目标之一是扩大公司的燃料电池组技术专利,以便增强产品性能。至于氢气的来源问题,干频认为随着技术的成熟,获得低成本的氢气也成为可能。工业副产品氢,也就是那些炼焦炭、煤炭产生的氢气的收集,足够上千万辆氢燃料电池汽车使用,而风电、太阳能、核电普及以后,制氢的成本也会更低。

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