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豐田為氫燃料汽車蓄勢待發 高價將成市場化的最大阻礙

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年09月02日  

有人說,2018年是氫燃料電池的元年。

在此之前,我總以為新能源理所當然應該經過電氣時代,再談其他。事實上,電動汽車也的確正成為眾多車企向新能源轉型的“主流”方式。

但隨著新能源轉型的加快,許多車企提出了另一種觀念:氫燃料電池才是最終新能源的走向。這樣的說法在電動汽車始終陷入續航瓶頸的情況下,格外受到關注。

一是因為氫動力汽車能達到的續航里程,相比電動車來說更接近燃油車的水平,豐田首款氫動力車型mirai據悉續航里程已經達到了500公里,而在豐田的規劃中到2040年這個數字應達到1000公里。

二則是氫燃料汽車的化學反應產物是水,幾乎是最清潔的一種能源。

日本車企在新能源的方向上再次顯示出自己的主見。豐田集團會長內山田竹志認為,汽車全電動化時代不會到來,因為續航里程、充電時間、電池壽命等亟待解決的課題還有很多,如果快速普及純電動汽車,那么幾乎所有車企都會虧損。

但氫燃料電池目前所遇到的難題更不在少數。

豐田二十年研發降下“天價”成本

豐田早從上世紀90年代開始就展開了對氫燃料電池技術壁壘的攻克。

氫燃料電池并非是要“燃燒”氫氣,也與鋰電池的原理不同。它是將氫氣和氧氣分別置于陽極和陰極兩端,氫質子穿透質子交換膜(PEM)的孔洞與氧分子結合,在催化劑的作用下發生氧化還原反應。同時被阻隔在膜外的電子需要繞道電極板兩端,在此過程中不經過熱能轉換直接產生了電流,轉化效率高,無噪音,并生成最終唯一的反應產物——水。

首先一個急需解決的問題便是,電池反應堆中的催化劑必須是貴金屬——鉑(沒有替代材料),對氫的純度要求極高(99.99%),空氣中的CO、SO2一旦與其接觸會大大降低催化效果。

豐田對其進行了電鍍處理,降低了90%的鉑使用量。但一輛車仍至少需要15克鉑才能運行,成本問題仍成為極大的困擾。

但豐田二十年的鉆研成效是顯著的,在氫燃料電池技術上他們申請了15867個專利,涵蓋燃料電池堆專利、高壓儲氫罐專利、燃料電池系統控制專利以及加氫站技術等。而原本成本無法估量的氫動力汽車,也在豐田的成本控制下做到了量產價只需要不到人民幣40萬(補貼前)。

首款氫動力車型豐田Mirai,搭載的氫燃料電池發電功率為114kw,采用了能夠承受70MPa壓力的儲氣罐。兩個儲氣罐全部加滿后實際續航里程可以達到550公里,在日本補貼后售價僅為26萬元人民幣,加氫價格僅為58.4元/公斤。

雖然它的動力性能——最大功率152馬力,最大扭矩335N·m,百公里加速時間約為9s,與現在電動汽車中的領先者特斯拉相比并沒有多少優勢,但它的續航里程和充能時間無疑是一項“硬技能”。

日本舉國之力“下注”氫能源

豐田的燃料電池技術已然做的風生水起,但他們對于推向市場的預估仍然很冷靜,認為實現市場化起碼還需等到2030年。無疑成本問題始終制約產業化的發展。

在大多數國家車企均將電氣時代作為邁入新能源之路的第一步時,為何豐田為代表的日本車企要堅定地實行這樣的“三級跳”?

除了日本企業有民族性獨立的思路,并且總有“做到最好”的野心這一點之外,與日本本身的國情不無關聯。對于地狹資源少的島國來說,可再生能源的發掘,往遠了說幾乎關系到未來民族的生存問題。

豐田投入氫燃料電池的研發二十年,如果沒有國家相關建設的支持或許也無法順利進行。

目前日本已經建立了100余座加氫站,根據日本氫能源和燃料電池戰略協會發布的“氫能源和燃料電池戰略路線圖”的官方目標,到2021年3月之前要建設160座加氫站、普及4萬輛氫燃料電池汽車。今年3月,豐田汽車公司、日產汽車公司、本田技研工業公司、東京燃氣公司和日本政策投資銀行等11家公司聯合成立了“日本加氫站網絡公司”,旨在體系化建設加氫站。

日本政府甚至在2017年的《能源白皮書》中明確要求要舉全國之力為燃料電池技術的研發提供支持。

不如說是舉全國之力做一場與時代的賭博。

多國政府為氫動力研發投資

與最初堅持發展氫能源只有豐田、本田、通用、寶馬、戴姆勒等寥寥數家車企的局面不同,2018年這一年事情發生了更多的轉變,尤其在中國國內。

前不久我國總理考察日本的豐田氫燃料電池汽車的事件也引起了行業內的一陣熱議。據悉總理回國后,國務院相關部門隨之成立了氫燃料電池聯合小組,氫燃料行業的發展將會迎來一波提速。

截至去年,我國共有宇通、福田歐輝、上汽大通、東風、青年等8個品牌的10款車型燃料電池汽車在產,總產量為1272輛,其中,燃料電池專用車992輛,占燃料電池汽車總產量的比例達78.0%,燃料電池客車280輛,占燃料電池汽車總產量的比例為22.0%。

中國、美國在內的多個國家已經開始紛紛向氫能源投入更多的資金支持和政策補貼。

要真正實現氫燃料汽車的產業化,不光需要降低它的制造成本、加快技術研發,還需考慮到氫燃料電池整個的運輸、儲存、充能體系,這令政府需要投入極大的建設成本,光在全國建設為汽車補給的“氫能站”這一項,花費就遠高于現在的加油站。

去年美國加氫站每公斤氫氣價格約為16美元/kg左右(約合106元人民幣),之后空氣產品公司宣布其在加州的數座加氫站可以實現每公斤低于10美元的價格。

氫燃料汽車最終能否如豐田所想的那樣在十年后普及,我們靜待變革的推進。

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