“氢”装上阵 产业跟进
10月26日至28日,以“氢联世界,氢创未来”为主题的2019联合国开发计划署氢能产业大会在广东省佛山市南海区举行。第三届中国(佛山)国际氢能与燃料电池技术及产品展览会与大会同期举行。专家学者、企业家齐聚佛山,分析产业趋势、前沿技术成果和应用案例,聚焦产业发展、挑战和机遇。
全球聚焦氢能产业
“2020年,我们可能会看到中国市场推出5000辆燃料电池汽车和100座加氢站建成,2020年到2030年可能有百万辆燃料电池汽车和1000座加氢站投入市场使用,2030年后氢能将会成为能源生态体系里的重要组成部分……”国家能源集团北京低碳清洁能源研究院院长、首席执行官卫昶在作《氢能与燃料电池发展的展望》报告的发言时表示。
“10月11日,国家能源委提出要探索推进氢能商业化路径,为产业发展注入了强心剂。”中国国际经济交流中心常务副理事长、执行局主任张晓强称,近几年我国氢能产业发展风起云涌,从产业层面看,民营企业率先探索,央企陆续布局,国内全氢能产业链的布局初步形成。
“当前,美国燃料电池汽车的数量增长得非常快,已经有上千辆燃料电池汽车。全球氢能市场规模在2016年是1200亿美元,但是市场增长速度非常快,美国的氢能产量潜力到2050年将会是现在的16倍。”国际标准化组织氢能技术委员会主席丘维列夫介绍了美国的氢能发展现状。同时,《德国氢能产业发展报告》也显示,德国今年年底会有100个加氢站投运。
在28日举行的“世界氢能经济实践与展望”论坛上,联合国开发计划署驻华代表处能源与环境项目处主任张卫东表示,低压固态储氢技术可以有效降低加氢站的建设成本并简化审批流程。无论从技术研发还是产业发展的角度看,中国正从跟跑向领跑的方向发展。
国内产品逐渐成熟
“氢能产业在未来3年到5年将会迎来爆发。”在第三届中国(佛山)国际氢能与燃料电池技术及产品展览会的上海攀业氢能源科技有限公司展区中,该公司产品经理朱永生通过一套简易的教学装置向记者介绍发电原理。同时,该公司与佛山市南海区合作的风冷燃料电池电堆研发生产项目也在有序推进,其生产的燃料电池已经出口到美国、加拿大、英国等地,运用到叉车、自行车、无人机、通讯设备等领域。
中材科技(成都)有限公司副经理李强表示,“当前,氢能产业各个链条环节上的产品都已成熟,相信随着产业配套与相关环节打通,5年左右时间氢能产业就将迎来快速发展”。
氢燃料电池厢式物流车、氢燃料电池卡车、氢燃料电池城市客车……在户外展区,广汽、广东探索、北汽福田、郑州宇通、探索汽车等众多国内外车企纷纷带来最新产品。其中,新源动力股份有限公司带来了新一代量产化的氢燃料电池发动机系统吸引了众多专业观众的目光;广东探索汽车有限公司“开”来的续航里程可达350公里以上的氢燃料电池卡车也颇受关注。“目前,这批次390辆氢燃料电池卡车已陆续在佛山投入使用,公司接下来将专注于燃料电池卡车的研发推广。”该公司现场负责人张梨介绍。
南海引领氢能实践
26日上午,在位于佛山市南海区西樵镇环山大道的中国石化樟坑加油站内,联合国开发计划署等机构负责人共同见证了南海加氢站投运仪式,这是全国首座油氢合建站,也是国内首座“油、氢、电”混合服务网点。当天,南海区的8个加氢站宣布正式投运。
“南海目前在氢能产业的重点是商用车,目前已有11辆氢能燃料大巴投入使用,未来还继续投用380多辆氢能燃料大巴。”南海区区长顾耀辉表示,南海将继续加大氢能方面政策支持力度,编制完成南海氢能产业规划,加大氢能产业平台特别是研发平台的建设力度。
目前,南海区作为佛山市氢能产业发展的重点地区,已形成了涵盖制氢及制氢加氢设备研制、加氢站设计与建设、氢燃料电池系统及核心部件、整车制造、氢能产品检测及设备研制、氢能标准制定六大领域,具有国内自主知识产权的较完整氢能全产业链条。据悉,接下来的联合国开发计划署氢能产业大会也将于2020年10月18日至22日继续在佛山市南海区举办。
近日据大众汽车集团首席战略官迈克尔·约斯特(Michael Jost)介绍,目前该集团正在开发的纯电动MPE平台,开始对氢燃料电池的研究。对燃料电池的研究近年来重新兴起,业界普遍认为氢燃料电池,虽然受限于当前大环境影响,但或许会在十年后成为主流。
人们常说一句话:鸡蛋不要放在一个篮子里。意思是人在做规划的时候,不能只做单方面的打算,要多几个备选的方案才能降低的风险。
这话放在纯电动车市场上也能说得通。在纯电动车市场上,关于电池技术,既有主流的特斯拉、保时捷Taycan和比亚迪这样的锂电池玩家,也有丰田Mirai 这样的氢燃料电池车企。那么到底哪个方向才是纯电动力的未来呢?
锂电池
10月9日的诺贝尔化学奖颁给了三位化学家:约翰·B·古迪纳夫、M·斯担利·威廷汉和吉野彰,用以表彰他们在电池领域的重要贡献。而他们研究的锂电池技术就是电动车电池技术的基础,因此有人将97岁的古迪纳夫称为“锂电池之父”。
作为当前市场上的主流,以锂电池为代表的特斯拉,无疑是市场上的香饽饽。
目前在纯电动车市场中使用锂电池技术主要分为两种:特斯拉为首使用的三元锂电池和比亚迪为首的磷酸铁锂电池。下面让教授带你看看二者有哪些区别吧?
三元锂电池VS磷酸铁锂电池
汽车上使用的锂电池寿命,一般是由循环使用次数来决定的,我国规定的动力容量衰减到80%以下就要强制回收。按照国家规定,电池电芯循环次数--也就是充放电--必须达到1000次以上。现在普遍来讲磷酸铁锂电池的次数在2000次左右,三元锂电池刚是在1000-1500次左右,因此从循环使用次数上来讲磷酸铁锂电池是要优于三元锂电池的。
另外一个锂电池的标准是重量能量密度,这一点上特斯拉Model S要比比亚迪汽车上使用的磷酸铁锂电池要高出很多。三元锂电池能量密度为200Wh/kg,磷酸铁锂电池则为约100-110Wh/kg,三元锂电池占优。
但是因为磷酸铁锂电池相对来说稳定性能更好,在高温(500-600℃)下才会分解。而三元锂电池因为是由大量单节电池联结组成电池组,特斯拉电池组就由7704节电池组成,如何散热就成为了最大的问题。
怎样让如此多的电池在高温下不会过热而引起短路,在这方面特斯拉是作得最好的。特斯拉采用液冷散热系统,均匀分布的液冷管道,能让每只电芯能很好地跟水管接触,因此可以很好地带走电芯热量,达到很好地控制电芯的温度。
但是这样一来三元锂电池组加上散热系统整体的重量上就与磷酸铁锂电池在电池密度上相差无几了。从去年开始,特斯拉就宣布采用更先进的型号为21700的电池来取代现在用的18650电池,以求达到更高的重量能量密度。
三元锂电池和磷酸铁锂电池还有一个共同的缺点,是在碰撞后,电池组变形,会造成短路起火,因此对电池组的碰撞保护,也是特斯拉和比亚迪等车企的重点研究方向。
氢燃料电池
其实氢燃料电池作为纯电动市场上的另类,在相当长的一段时间里,发展非常缓慢。近年来由于大家环保意识的增强,各国又重新关注这一领域。据报道,国内市场吉利和大众等都已经宣布布局氢燃料电池。
丰田可以算是多方向发展的汽车厂家, 旗下不仅有燃油车;在电动车领域,除了油电混合车型卡罗拉双擎,还有一款量产的氢燃料汽车Mirai。
理论上来讲氢燃料电池是100%环保的能源,氢燃料电池的原理是由氢气和氧气发生化学反应,产生的能量转化为电能,从而驱动汽车,氢气燃烧产生的“废料”是水,完全对环境不造成污染,因此相当多的专家认为氢燃料是未来汽油的最终替代品。
而且相比锂电池长达几个小时的充电时间,氢燃料只需要将汽车内载的氢气电池充满,耗时不会超过5分钟,即冲即走的感觉不要太爽。另外官方报道,加满气的丰田Mirai续航超过500km,大大缓解了对于电动车续航的担忧。
但目前氢燃料主要的难点在氢气存储、运输以及加氢站的建设。
首先氢气的存储和运输都需要将氢气用高压,压入氢气罐内,成本相对较高。而且在运输和存储的过程中有一定危险性,想像下在汽车座椅底下塞一个煤气坛是什么体验?
其次目前由于对氢燃料的投入不足,大部分车企并没有投入太多资金,因此在加氢站的建设上,目前还是极度匮乏。据媒体统计,全球在运营加氢站共328座,欧洲139座(德国56座),亚洲118座(日本91座),北美68座(美国40座),国内也仅有12座在运营的加氢站。
所以目前来看,买车容易加氢难,会在相当长的一段时间内制约着氢燃料电池的发展。