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氫燃料汽車和氫燃料經(jīng)濟(jì)正在蓬勃發(fā)展。就在一年前，許多專家還認(rèn)為，單靠純電動(dòng)汽車還不足以實(shí)現(xiàn)碳中和。在國(guó)家層面，雖然各國(guó)的氫經(jīng)濟(jì)各不相同，但以氫生產(chǎn)和利用為中心的投資正在增加。氫燃料汽車是指氫燃料電池汽車和氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車。當(dāng)然，主流仍然是燃料電池，但它們很昂貴，而且氫生產(chǎn)也很昂貴。此外，充電站的安裝費(fèi)用昂貴，而且難以推廣。
為什么一定要開發(fā)氫燃料電池汽車?
在氫燃料汽車中，氫燃料電池汽車是目前的主流。雖然它的市場(chǎng)份額仍然很小，但它和純電動(dòng)汽車一樣，被認(rèn)為是未來(lái)的動(dòng)力來(lái)源，因?yàn)樗耆珶o(wú)污染。2021年1 - 7月，氫燃料電池電動(dòng)汽車銷量為300輛，同比增長(zhǎng)109.1%，同比增長(zhǎng)一倍。這一增長(zhǎng)速度可能沒(méi)有意義，因?yàn)榻^對(duì)銷售額很小。按公司分，現(xiàn)代汽車有5300輛，豐田有4100輛，本田有200輛。與此同時(shí)，現(xiàn)代汽車的銷量增加了44%，而豐田則因“未來(lái)2代”銷量增加了786%。從市場(chǎng)占有率來(lái)看，現(xiàn)代汽車為51.2%，豐田為40.1%，本田為1.6%。
然而，隨著碳中性的發(fā)展，氫燃料電池作為一種新的電力替代品正受到關(guān)注。
根據(jù)Frost Sullivan最近的《全球電力行業(yè)增長(zhǎng)機(jī)遇的綠色氫氣生產(chǎn)分析》，2019年全球綠色氫氣產(chǎn)量達(dá)到4萬(wàn)噸，到2030年將以57%的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)增長(zhǎng)至570萬(wàn)噸。特別是在工業(yè)、商業(yè)、運(yùn)輸和電力部門，各國(guó)正在減少對(duì)以化石燃料為基礎(chǔ)的系統(tǒng)的依賴，并增加對(duì)包括氫在內(nèi)的低碳替代技術(shù)的投資。
在交通和電力等一些行業(yè)，單靠電氣化很難實(shí)現(xiàn)完全脫碳。為解決這一問(wèn)題，利用可再生能源和風(fēng)能、太陽(yáng)能電解生產(chǎn)綠色氫氣的方法備受關(guān)注。目前，綠色氫在總氫產(chǎn)量中所占比例不到1%。然而，全球?qū)G色氫及其相關(guān)應(yīng)用的需求預(yù)計(jì)將在未來(lái)20年內(nèi)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。
在過(guò)去的五年中，人們對(duì)利用綠色氫作為低碳或零碳能量載體的興趣日益濃厚。包括英國(guó)、德國(guó)、日本和新加坡在內(nèi)的許多政府已經(jīng)開始認(rèn)識(shí)到，綠色氫經(jīng)濟(jì)可以作為解決碳排放、能源安全和氣候變化問(wèn)題的替代方案。德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)的技術(shù)研究機(jī)構(gòu)紛紛投資開展綠色制氫、儲(chǔ)存、配送、應(yīng)用等多個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的試點(diǎn)示范項(xiàng)目。如果要實(shí)現(xiàn)綠色氫經(jīng)濟(jì)，就需要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)解決方案來(lái)降低與綠色氫生產(chǎn)相關(guān)的成本，以及一個(gè)決定性的監(jiān)管框架來(lái)促進(jìn)行業(yè)投資和支持研發(fā)。
氫燃料電動(dòng)汽車的各種試驗(yàn)
所有的技術(shù)都有它們的起起落落作為第一次的想法。IBM在上世紀(jì)80年代首次構(gòu)想出智能手機(jī)，但直到2009年才真正將其作為一款產(chǎn)品完成。
1839年，英格蘭的威廉·羅伯特·格羅夫教授發(fā)明了“格羅夫電池”，開始了在汽車中使用氫的努力。并于1954年將其應(yīng)用到概念車上。1966年，通用汽車開始在6座面包車上增加了6個(gè)氫燃料箱。然后，在1978年，寶馬開始將氫作為內(nèi)燃機(jī)的燃料。
2000年，通用項(xiàng)目概念出現(xiàn)，2001年，以歐寶Saferi為基礎(chǔ)開發(fā)氫1(參數(shù):圖片)。由于這些努力,2002年,當(dāng)通用汽車公司推出燃料電池汽車的名義PNGV(下一個(gè)通用電氣合作),一個(gè)全面的討論開始,美國(guó)希望國(guó)家、行業(yè)和學(xué)術(shù)界將聯(lián)合起來(lái),以滿足氫能源的時(shí)代,它推出了一個(gè)名為Hi-Wire概念車,采用電池系統(tǒng)和雙線系統(tǒng)。
記得2003年在日本測(cè)試氫3概念車，為世界各地的汽車媒體駕駛它。聯(lián)邦快遞公司也在測(cè)試并直接操作氫氣3號(hào)。
通用汽車曾預(yù)計(jì)，到2010年，燃料電池電動(dòng)汽車充電一次可行駛300至350英里，壽命為15萬(wàn)英里。當(dāng)然，它可以在五分鐘內(nèi)充滿電，而且油箱不會(huì)比現(xiàn)在的油箱占用更多的空間。
通用汽車還在2007年之前開展了一個(gè)汽車項(xiàng)目，展示了100輛氫燃料電池汽車。然而，該項(xiàng)目在2008年通用汽車破產(chǎn)后暫停。
氫燃料電池電動(dòng)車的現(xiàn)狀
目前，現(xiàn)代汽車集團(tuán)與豐田、梅塞德斯-奔馳、沃爾沃的合資企業(yè)在全球汽車企業(yè)中主導(dǎo)著燃料電池汽車的開發(fā)和生產(chǎn)。
其中，率先起步的梅賽德斯-奔馳(Mercedes-benz)推出了一款名為NECAR的概念車，并以一款名為b級(jí)燃料電池(B-Class Fuel Cell)的車型進(jìn)行了廣泛推廣。梅賽德斯-奔馳已經(jīng)在各種車型中引入了配備燃料電池的車型，如A級(jí)和B級(jí)，乘用車和跑車。其中，1999年在4人乘坐的A級(jí)轎車上安裝A燃料電池的NECAR4是最完整的。2017年開發(fā)了GLC F-Cell, 2018年開發(fā)了可同時(shí)使用外置充電電池和氫燃料電池的氫插電式混合動(dòng)力汽車。目前，該公司與沃爾沃及其合資企業(yè)CellCentric合作，專注于大型商用車，同時(shí)也在開發(fā)城市公交車。
豐田從2002年開始測(cè)試氫燃料電池電動(dòng)汽車，2009年宣布將推出氫燃料電池電動(dòng)汽車，并在2015年將價(jià)格降至5萬(wàn)美元。目前，第二代Mirai在美國(guó)的售價(jià)為5.7萬(wàn)美元至7.4萬(wàn)美元。與以前的水平相比，在2000年代中期，用于涂層的鉑用量從10萬(wàn)美元減少到30%是可能的。當(dāng)時(shí)，豐田汽車將環(huán)保汽車分為城市用緊湊型電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車、氫燃料電池汽車等3類。
豐田氫燃料電池汽車的代表車型是FCHV-ADV。在2008年，F(xiàn)CHV-ADV單次充電的續(xù)航里程為830公里，并以租賃的方式向公共機(jī)構(gòu)提供。豐田公司表示，fCHV-ADV的鎳金屬電池即使在零下30攝氏度也能可靠工作。豐田和本田從2002年12月開始測(cè)試氫動(dòng)力汽車。豐田的商用車型Mirai已經(jīng)進(jìn)入第二代，并開發(fā)了一種用于船舶的燃料電池系統(tǒng)，目前正在進(jìn)行演示?？吹街袊?guó)市場(chǎng)的潛力后，他與5家中國(guó)企業(yè)在北京成立了“聯(lián)合燃料電池系統(tǒng)研發(fā)中心”(Joint Fuel Cell Systems Research and Development)，為商用車開發(fā)氫燃料電池解決方案。豐田汽車還向?qū)汃R汽車提供了ITS燃料電池系統(tǒng)，并在歐洲設(shè)立了燃料電池事業(yè)部，試圖擴(kuò)大市場(chǎng)。
本田也在與豐田同時(shí)開發(fā)燃料電池電動(dòng)汽車。本田于2000年開發(fā)的FCX Clarity在2013年的生產(chǎn)成本為12萬(wàn)美元，低于最初的100萬(wàn)美元。本田于2008年6月開始生產(chǎn)，并于同年下半年開始在美國(guó)和日本租賃銷售。第一個(gè)以租賃形式出售給普通客戶的FCX是2005年發(fā)布的第一個(gè)FCX。2010年，美國(guó)租了50部，全球租了200部。當(dāng)時(shí)，本田宣布這款車將于2015年上市。
2013年，本田宣布參與美國(guó)燃料電池項(xiàng)目H2USA，該項(xiàng)目由美國(guó)能源署牽頭，涉及豐田、戴姆勒、現(xiàn)代和日產(chǎn)。當(dāng)時(shí)，所有的H2USA參與者都宣布計(jì)劃在2015年左右推出燃料電池汽車。當(dāng)時(shí)，本田是第一個(gè)租賃和銷售FCX Clarity燃料電池汽車的公司，而現(xiàn)代是世界上第一輛擁有生產(chǎn)系統(tǒng)的汽車。
現(xiàn)代汽車從1998年開始開發(fā)燃料電池汽車。最初的生產(chǎn)費(fèi)用為25億韓元。歐洲制造商通常與專業(yè)公司合作開發(fā)系統(tǒng)，而本田和豐田則開發(fā)自己的系統(tǒng)?，F(xiàn)代汽車屬于后一類。系統(tǒng)自主研發(fā)，國(guó)產(chǎn)率達(dá)95%。尤其是核心的電抗器和逆變器的自主研發(fā)尤為突出。目前，有120多家韓國(guó)零部件企業(yè)參與了途勝IX氫燃料電池汽車的開發(fā)。
途勝iX于2013年作為世界上首款量產(chǎn)燃料電池電動(dòng)汽車上市，售價(jià)為2085萬(wàn)韓元，并于2014年開始在國(guó)內(nèi)銷售。2018年，全球首款量產(chǎn)燃料電池電動(dòng)汽車Nexo上市。一次充電的續(xù)航里程為609公里，超過(guò)了此前580公里的目標(biāo)，是迄今為止全球市場(chǎng)上推出的氫電動(dòng)汽車中續(xù)航里程最長(zhǎng)的。通過(guò)增加儲(chǔ)氫罐的密度和儲(chǔ)氫容量，可以比以前更多地使用氫氣。
在充電時(shí)間不到5分鐘的情況下，比第一代途勝氫電動(dòng)汽車(415公里)高出40%左右，成為世界上行駛距離最長(zhǎng)的汽車。Nexo在美國(guó)的市場(chǎng)售價(jià)約為6.3萬(wàn)美元?，F(xiàn)代汽車也在推進(jìn)船舶用氫燃料電池的商用化。
特別是，現(xiàn)代汽車集團(tuán)正在積極擴(kuò)大Jennesseth品牌和商用車的氫燃料電池陣容?，F(xiàn)代汽車強(qiáng)調(diào)說(shuō)，燃料電池電動(dòng)汽車的核心——電動(dòng)反應(yīng)堆的價(jià)格比20年前下降了2%，耐久性也從3萬(wàn)公里增加到了16萬(wàn)公里?，F(xiàn)代汽車表示，最終的目標(biāo)是行駛50萬(wàn)至100萬(wàn)公里，并準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)在碳中和中發(fā)揮最重要作用的條件。
此外，捷豹正在開發(fā)一款燃料電池版的防衛(wèi)者。
與此同時(shí)，采用二次電池的混合燃料電池汽車的驅(qū)動(dòng)主要是由法國(guó)公司進(jìn)行的。去年夏天，雷諾成立了一家新的合資企業(yè)Hivia，打算在今年推出一款新的商用燃料電池電動(dòng)汽車。雷諾已經(jīng)將燃料電池系統(tǒng)整合到輕型商用車中，包括Kangu ze和Master ze氫混合動(dòng)力車。雷諾在現(xiàn)有的純電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)上，一直在開發(fā)集成氫燃料電池系統(tǒng)。
Stellantis集團(tuán)也推出了燃料電池電動(dòng)汽車。繼歐寶的Vivaro和標(biāo)致的E Expert面包車燃料電池版之后，雪鐵龍又推出了Jumpy Hydrogen。從技術(shù)上講，它們是帶有二次電池的混合燃料電池電動(dòng)汽車。
在中國(guó)企業(yè)中，上汽集團(tuán)已宣布，到2025年將推出燃料電池電動(dòng)汽車，銷量將超過(guò)1萬(wàn)輛。北汽還宣布了到2023年銷售4000輛氫燃料電池汽車的目標(biāo)，到2025年銷售1.5萬(wàn)輛。長(zhǎng)城汽車去年春天還宣布，將投資30億元人民幣用于氫燃料電池的研發(fā)。
中國(guó)政府將氫燃料電池電動(dòng)汽車和鋰離子電池電動(dòng)汽車作為新能源汽車的重要技術(shù)基礎(chǔ)。純電動(dòng)汽車適用于在城市中行駛短距離的乘用車，氫燃料電池汽車適用于需要長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)墓财?、卡車等商用車?/span>
中國(guó)工業(yè)和信息化部還會(huì)同有關(guān)部門開展氫燃料電池汽車試點(diǎn)，推動(dòng)中國(guó)氫能源和燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。
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