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总理考察丰田后 氢燃料汽车“刷屏”背后的故事
2018-07-12 00:07
来源:中国战略新兴产业

  《中国战略新兴产业》杂志记者

  徐晨曦

  日前,李克强总理在日本首相安倍晋三陪同下,来到位于日本苫小牧市的丰田汽车北海道厂区进行参观,展厅里,集中了这家全球汽车产业巨头最先进的高科技产品和技术。在参观过程中,李克强总理对丰田氢能源汽车的驻足及询问,引起了广大业内人士的关注,一时间汽车业界的朋友圈被氢燃料汽车“刷屏”。

  氢燃料汽车普及制约多

  “燃料电池”一词并不算新鲜,全世界科学家在相关领域已研究了数十年,然而一直没有取得重大技术突破,尤其是在兼顾技术成熟并且成本适合消费级市场两方面。不过 2014 年,丰田首次投放市场的量产型氢燃料电池车——Mirai(日语:未来),打破了燃料电池领域的平静。

  氢燃料电池是当前多种燃料电池中的主流品种。氢具有很高的能量密度,氢燃料电池中发生的化学反应只生成水,没有污染。这一原理很好解释,即中学化学的基本常识:H2+O2=H2O。氢燃料电池汽车,正是一种将车载储气罐中储存的氢气通过车载燃料电池发电后驱动电动机运行的汽车,也属于电动汽车范畴。不过相比动力电池汽车,氢燃料电池汽车的续驶里程,加氢时间均可与燃油汽车媲美。

  以丰田 Mirai 为例,其综合续航里程可以达到 650 公里,将空氢气罐注满大概需要 3 分钟左右,制造商建议零售价约 5.8 万美元(约合 37 万元人民币)。除了丰田 Mirai 目前在市面上能买到的氢燃料电池汽车主要还有 2 款,分别是本田 Clarity 和现代 ix35 FC。然而这些车只在加氢站修建相对完善的区域发售,意味着我国消费者目前在国内乘用车市场无法买到氢燃料电池汽车。

  此前,丰田公司曾计划在 2050 年全面停止生产燃油汽车,转向燃料电池和纯电动汽车;日本还计划在 2020 年举行的东京奥运会上全面利用氢能源以满足奥运村的多种需求。虽然氢燃料电池汽车已进入量产,然而销量一直不佳,有数据显示,去年全球范围内售卖或租赁的氢燃料电池汽车只有 6000 多辆,主要制约因素就是加氢站太少。

  氢燃料电池车辆的普及当前主要面临几方面困难。一是如何使氢在汽车上能够高效的发挥能量。二是之前从来没有在汽车上用氢作燃料的先例,将其市场化上存在很大难度,在降低成本方面难度也是非常高。三是如何安全的运输、储存氢气,保证在汽车上用氢能够安全。四是相关的加氢基础设施薄弱,资金投入巨大。

  日本也面临能源结构转型

  2017 年底,日本政府发布了“氢能源基本战略”,主要目标包括到 2030 年左右实现氢能源发电商用化,以削减碳排放并提高能源自给率,并强调日本未来要在氢能源利用方面引领世界。日本可算是全球与最执着与发展氢能源的国家,氢能源已被视为日本能源结构转型、保障能源安全和应对气候变化的重要抓手。

  日本的电力成本相对较高,这个几乎全部燃油都依赖进口的国家对于能源自立有着不懈追求。顶着 2011 年福岛核泄漏事故的压力,日本在《巴黎协定》生效后向国际社会承诺 2050 年减排 80%,这让日本对于清洁能源的安全和稳定性有了进一步要求。  

  在 2013 年,安倍政府推出的《日本再复兴战略》中就把氢能源发展提升为国策,并启动加氢站建设的前期工作。2014 年又对该战略进行了修订,提出建设“氢社会”,并明确政府将大力普及家庭和工业用燃料电池。同时,在 2014 年第 4 次《能源基本计划》中,日本将氢能定位为同电力和热能并列的核心二次能源,提出建设氢能源社会,即氢能源在日常生活和产业活动中普遍利用的社会。

  对于日本汽车行业来说,如果汽车的氢能化成功,那么日本汽车行业的龙头本田和丰田在可替代汽车驱动系统研发领域就又可以回到领先的地位,重现其在上世纪 90 年代后期和本世纪早期相继推出油电混合动力汽车那般辉煌,从丰田为其氢燃料汽车命名“未来”可见一斑。

  补贴是显示政府对于产业支持的最直接手段,根据日本下一代汽车振兴中心的数据,日本政府对本国两款燃料电池的补贴均超过了 200 万日元(约合 11.5 万元人民币),占车辆在日定价近 3 成。

  不过日本想要逐步加速实现“氢社会”,还有几个方面的亟待努力。相关规划显示,第一,扩大固定燃料电池电站的使用,如家用住宅型燃料电池等;第二,创建引入燃料电池汽车的使用环境,如在 2020 年东京奥运会和残奥会期间推广使用;第三,在氢能发电等技术领域进一步创新,努力实现氢的全面使用;第四,继续发展氢气的稳定供应技术,推进储能和运输产业;第五,制定实现“氢社会”的具体路线图。

  动力电池还会是主流

  国家发展改革委公布的《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》2016 版,在新能源汽车产品方面,着重提出发展燃料电池系统及核心零部件,站用加氢及储氢设施,以及燃料电池系统测试设备等。《节能与新能源汽车技术路线图》确定了节能汽车、纯电动和混合动力汽车、燃料电池汽车的技术发展路线。其中提出在 2020 年、2025 年和 2030 年,中国燃料电池汽车的规模将分别达到 5000 辆、5 万辆以及百万辆。《中国制造 2025》中也明确,新能源汽车的补贴逐年递减,唯独燃料电池车的补贴不变。可见即便在确立纯电汽车发展路线后,我国并没有放弃燃料电池路线。

  氢燃料车虽然有着这样那样的优点,但至少在短中期来看,并不宜在我国大范围推广,至少目前在国内没有一家有世界级实力的相关企业能够支撑整个产业的发展。相比之下,动力电池方面就没有这样的问题,我国早已是全球第一新能源汽车大国,统计显示,2017 年我国新能源汽车全年累计总销量 77.7 万辆。从可预计的 5-15 年周期看,未来出现在乘用车市场的,主要还会是以锂离子动力电池为动力的新能源汽车为主。不过不少业内人士认为,虽然现在我国环境不适宜氢燃料电池广泛应用,但是伴随新技术的应用,未来存在多种可能,应保持对有关技术的密切跟踪。

  丰田公司社长丰田章男对与中方合作表达了强烈意愿:“当今的汽车行业正经历着百年一遇的大变革,而引领变革的就是全球发展速度最快的中国,我们将与时俱进,全力追随中国的发展步伐。”

  中国工程院院士衣宝廉此前在本刊专访中建议,近来在燃料电池方面的工作重点,首先是要提高燃料电池系统特别是电堆的可靠性和耐久性。第二是实现关键材料和部件,如质子交换膜,电催化剂,碳纸,膜电极三合一(MEA),各种类型的双极版等批量生产,进一步降低电池成本。第三是强化加氢站关键部件的国产化率,进一步降低加氢站成本,加快加氢站的建设。最后强化车用燃料电池系统的寿命考核和燃料电池车的示范运行。

  另外,氢燃料电池除了可以应用在汽车,也适与轨道交通相结合,比如作为轻轨的动力。而当电池的可靠性与耐久性进一步提高,甚至可作为高铁的动力。利用无法上网的风电、光电来制备氢气,除了降低制氢成本,还可以帮助解决“弃风弃光”现象。

  实际上,《中国战略新兴产业》杂志从日本一开始提出“氢社会”就对燃料电池相关话题保持关注,从 2014 年以来陆续有多篇报道,就相关话题进行深度分析和讨论。详情可参考《日本缘何青睐“氢”》《氢燃料电池汽车,又要慢人一步?》《氢能源:车用能源结构转型的生力军——专访中国工程院院士衣宝廉》等。

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