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                                        2022年05月27日   星期五    |  廣告單價 |  鋰電資訊
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                                        鋰電關閉了氫燃料電池車的大門?

                                        來源:甲子光年 | 作者:admin | 分類:電動車 | 時間:2022-03-04 | 瀏覽:9269
                                        文章頂部

                                        鋰電網訊:氫燃料電池車,遭到著名雜志《Nature》的一記重錘。

                                        近日,一篇刊登在《Nature》子刊上的文章,由于大力唱衰氫燃料電池車的前景,在氫能源業界引起了不小關注。

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                                        文章名為《氫燃料電池汽車不可能在可持續道路運輸中發揮重要作用》(《Hydrogen technology is unlikely to play a major role in sustainable road transport》),作者是海德堡大學理論物理學博士Patrick Pl?tz。文章提出了三個觀點:

                                        1. 氫燃料電池商業化速度太慢,產業發展、基礎設施建設遠遠不及電動汽車,而這將進一步拉大兩者之間的發展差距;

                                        2. 長途運輸,一貫被認為是氫燃料電池的優勢領域,正在隨著鋰電續航里程的提升而消失;

                                        3. 即使在最有利于發揮氫能優勢的領域,即偏遠地區的重型運輸或超大型和超重型貨物運輸,氫燃料電池仍然有可能因為市場太小,不足以發揮出規模優勢。

                                        作者的結論很鮮明,“對于公路運輸,我們不能坐等氫技術趕上來,應該將重點應該放在客運和貨運中的電池電動汽車上?!?/p>

                                        氫燃料電池車與鋰電池車孰優孰劣之爭,并非新鮮事。近幾年,日產、本田、奔馳、福特等大型車企陸續宣布放棄氫燃料電池車的開發,成了Patrick Pl?tz潑這盆冷水的注腳。

                                        反對者可以很輕易找出更多數據佐證:2021年,與全球1.7萬輛氫燃料電池車銷量形成鮮明對比的是,全球電動汽車銷量650萬輛,兩者完全不可同日而語。

                                        那么,氫燃料電池車商業化的大門為何遲遲無法打開?氫燃料電池車還有救嗎?


                                        1.先驅們都造不起了

                                        2022年,距離世界上第一輛量產氫燃料電池車——現代ix35 FCV問世9年,距離豐田、日產、現代這些先行者們投入氫燃料電池車研發已有20余年,這個賽道的成績不可謂不“慘烈”:

                                        2018年6月,日產打響了“氫能退堂鼓接力賽”第一槍,宣布暫停與戴姆勒及福特合作開發燃料電池車的計劃,集中發力于電動汽車發展;

                                        同年夏季,福特與戴姆勒的燃料電池合資公司關閉;

                                        不到兩年后,2020年4月,戴姆勒正式官宣退出氫燃料電池的乘用車研發計劃;

                                        2021年7月,本田汽車宣布將關閉日本狹山工廠,終止氫燃料電池乘用車的生產。

                                        巨頭折腰,無不是因為一個字——“錢”。

                                        去年,就在停產氫燃料電池汽車之際,本田營業收入持續下滑,全年共實現銷售額13.17萬億日元,比上一財年減少11.8%,其凈利潤則在種種“節流”的努力之下止住了下滑態勢,微增4.2%。

                                        控成本從哪里做起?氫燃料電池乘用車路徑就這么成了“棄子”。

                                        2020年,本田汽車Clarity Fuel Cell的全球銷量僅240輛,比以往年均不足400輛的銷量還要差勁。攔住絕大部分消費者的,正是其每臺約合人民幣45萬元的昂貴價格。戴姆勒也承認,制造一輛氫燃料電池汽車的成本太高,大約是同等電池電動汽車費用的兩倍。

                                        降不去的成本,增不了的需求,再發展下去,氫燃料電池將是個無底洞。

                                        沒有錢的巨頭率先放棄,還堅持著的巨頭日子也不好過。無獨有偶,在日產和奔馳打退堂鼓的那兩年,都是其他車企遭遇發展危機,經濟十分“拮據”的時刻——戴姆勒財報顯示,2019年,由于經營問題,公司凈利潤27億歐元,下跌幅度高達64%。日產放棄氫燃料電池的2018年,公司營收11.57萬億日元,同比下滑3.2%,凈利潤3190億日元,同比下滑率高達57.3%。

                                        豐田引以為傲的氫燃料電池乘用車Mirai,在冬奧會亮相了140輛,出盡風頭。但2021年,其全球銷量僅5918臺,如果按照單臺價格折合人民幣約40萬元計算,其總營收約24億元。這與豐田每年平均700億美元以上研發投入相比,簡直是九牛一毛。

                                        就是豐田再堅持氫燃料電池路線,也經不起這么日積月累的巨虧。2021年,距離豐田社長章男大罵“電動車是垃圾”之后僅僅一年,豐田一口氣發布了15款電動車,并表示“純電動是豐田最有前景的戰略之一”。

                                        即便坐擁5000多項氫燃料電池專利,熬成了日本氫燃料電池車領域的“獨苗”,豐田最終也開始向電動車妥協。

                                        韓國現代,另一大氫燃料電池車巨頭,在去年年底亦不得不承認,由于燃料電池研發進度遠遜于最初的目標,暫停原本計劃于 2025 年上市的氫能汽車項目 Genesis。


                                        2.為什么氫燃料電池車這么貴?

                                        氫燃料電池車費錢,還得從自身原因找起。

                                        據美國能源局的統計,在燃料電池車的動力系統中,燃料電池堆的成本占比超過 50%,是最關鍵的核心部件。

                                        質子膜燃料電池,是當前最適合車用的燃料電池,構造主要分為三個部分:膜電極組件、雙極板和密封圈,其中,膜電極組件由質子交換膜、催化劑和擴散層三部分構成,占總成本的81%,是絕對大頭。

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                                        進一步拆分,我們找到了燃料電池高成本的兩大“罪魁禍首”——鉑金和質子交換膜。

                                        膜電極中的催化劑主要由鉑金組成,而鉑金正是用于制造鉆戒的一種稀有金屬,每克價格超過200元人民幣;

                                        質子交換膜則由于對電化學穩定性、導電性、阻氣性能等要求較高,難在了開發和制造工藝上。成膜過程中,水解、磺化等化學反應,容易使聚合物變性、降解,從而增大了對工藝要求,提高了成本。

                                        在鉑金方面,各國技術研究所日復一日地從研發鉑金替代材料,或提高鉑金使用率兩方面尋求降本。質子交換膜方面,全球各有機化學研究所也在積極尋求工藝改進方案。種種努力,停留在實驗室階段居多。

                                        破局固然要靠技術改進,但歸根到底,關鍵點還在于“規?;?。

                                        只有規?;?,才能加速兩個環節的前沿技術從實驗室向產業化落地,只有通過落地集結上下游產業的力量,才能加速技術迭代過程,實現規模效應。

                                        但目前,由于氫燃料電池遲遲沒有大規模量產,“技術升級-規?;瘧?技術升級”的飛輪在氫燃料電池領域運轉很慢。

                                        為什么規?;@么難?

                                        因為氫燃料電池車相較于純電動車,還有更麻煩的問題——基礎設施成本極高。

                                        建設一個加氫站有多貴?據媒體統計,除去土地成本外,建設一座35MP、日加氫500kg的固定式加氫站的平均投資在1500萬元左右,而且運營成本更高。

                                        也就是說,建設一座加氫站,考慮到設備、運營、折舊和土地成本,1000萬元只是個起步數字。中信證券研報指出,建設一座加氫站,成本比充電樁貴3倍以上。

                                        韓國現代暫停氫能車Genesis,也正是如此。據韓國政府透露,建設一個加氫站的成本約為30億韓元,折合人民幣是1700萬元,給財政造成不小的負擔。即便政府拿出30億韓元補貼加氫站建設,仍不過九牛一毛——2021年,韓國加氫站95座,并未達到2020年目標的114座。

                                        除此之外,制氫、運氫、儲氫等環節都十分復雜,需要舉國之力建設。以運氫為例,氫氣管道是最高效的氫氣輸送方式,但十分“勞民傷財”。美國數據顯示,2019年,美國氫氣管道的造價高達30萬—100萬美元/公里,是天然氣管道造價的2倍。

                                        據某科技有限公司員工向氫啟未來網透露,考慮到氫氣管道的安全隱患、建設標準、運營管理等問題,“即使有足夠的資金,想建也建不成輸氫管道”。


                                        3.氫燃料電池的未來在哪里?

                                        既然氫燃料電池在電池成本、配套設施上存在明顯短板,那么發展氫能,原則上應該避開劣勢,盡可能發揮其在能量密度方面的優勢。

                                        當越來越多企業放棄乘用車的探索,有沒有能讓燃料電池“揚長避短”的領域?

                                        重卡是一個。正如Patrick Pl?tz博士在文中所言,有些交通應用具有非常高的能源需求或低成本敏感性,例如偏遠地區的重型運輸或超大型和超重型貨物的運輸。這些場景,往往以完成運輸任務為剛需,運營成本在其次。

                                        戴姆勒在終止氫燃料電池驅動乘用車計劃的同時,也強調,只是把重心轉移到重型車輛的燃料電池系統,并未完全放棄氫動力研發。

                                        這恰好是氫燃料電池相較于純電動車的優勢所在——由于具備更高功率和能量密度,氫燃料電池卡車可以勝任更長的續航和更大的載重負荷。

                                        一些國家發展氫燃料電池的思路已經向重卡傾斜,比如中國。

                                        2020年9月21日,財政部、工業和信息化部、科技部、發展改革委、國家能源局聯合發布《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》,對氫燃料電池補貼做了全面調整。其中,輕型和中型貨車單車補貼上限都有所下降;重型貨車大幅上升,其中31t以上的重型貨車單車補貼上限漲幅達36.5%。

                                        以最新積分標準測算,一臺功率≥110kw,31t以上的重型貨車最多可享受補貼100萬元。這足以讓一臺均價150萬元的燃料電池重卡,在價格上與同規格柴油重卡媲美。

                                        2021年,我國燃料電池重卡逐漸從理論變為實際。根據高工產業研究院數據,2021年1-9月,燃料電池重卡銷量406臺,這得益于各地示范運營開張。南京金龍、成都大運、江鈴重汽、飛馳汽車,聯合國鴻氫能、海卓科技、未勢能源等燃料電池配套商,在河北、山東、北京等產業釋放區投運氫燃料電池重卡。

                                        除了重卡,往航空方向發展燃料電池也是不錯的思路。

                                        空客公司是氫燃料電池的堅定支持者。2020年9月,空客首次公布了3款氫能源概念飛機,預計最早于2035年問世。就在今年的2月22日,空客燃料電池技術取得新進展,其宣布與CFM國際共同啟動在A380飛機上對氫燃料發動機進行測試。

                                        力挺氫燃料電池的理由,正如空客公司副總裁格倫·盧埃林所說:“電池方面的經驗告訴我們,電池技術的發展沒有達到我們想要的速度。于是氫出場了,每公斤氫產生的能量遠遠大于當今電池?!?/p>

                                        一些創業公司也在航空燃料電池領域躍躍欲試。ZeroAvia,是一家由比爾蓋茨的突破能源風險投資基金、李嘉誠的維港投資、亞馬遜的氣候承諾基金和美聯航等諸多明星股東背書的航空公司。其將技術路徑壓在了氫能飛機上,并從美聯航、阿拉斯加航空集團等股東處獲得了燃料電池發動機訂單,計劃用于這些航空公司的支線飛機上。

                                        航空領域,中國的嘗試更多放在了無人機上。2020年1月,由北京新研創能研發的一款六旋翼氫燃料電池無人機,不間斷飛行331分鐘,打破了世界紀錄。同時,在四川甘孜州的高原環境,該無人機長續航飛行實驗也獲得了成功,證明了其氫燃料電池在大風、低溫、低氧等惡劣條件的穩定性。

                                        得益于中國在無人機領域的全球領先地位,氫燃料電池的研究亦走在世界前列。據氫云鏈統計,目前有數十家燃料電池企業涉足無人機用燃料電池產品,正與各無人機廠商、高校等聯合研發氫燃料電池產品。

                                        短時間內,要敲開氫燃料電池乘用車的大門很難,但重卡、航空、無人機等領域,給氫燃料電池開了不少扇窗。誰最終決定氫燃料電池發展命運?正如《Nature》這篇文章作者Patrick Pl?tz博士所言,“技術發展和降低成本的潛力經常被低估。成本是關鍵,而不是技術屬性?!?/p>

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