“水氫車”掀起風暴,“氫能源”路在何方?

“水氫車”掀起風暴,“氫能源”路在何方?

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一石激起千層浪,5月23日一篇《水氫發動機在南陽下線》的文章,將南陽市和青年汽車集團送上輿論風口。全球首輛“加水就能跑”的“水氫”燃料電池新能源汽車新聞引發多方關注。儘管當地工信局和宣傳部門對這一報道進行了部分否認,但是公眾由一開始單純的質疑該“水氫”燃料電池技術,轉變為對於氫燃料電池行業的質疑。對於這些質疑,青年汽車不管是對其使用的“催化劑”還是能量來源,均語焉不詳。

針對質疑,“南陽神車”水氫發動機的關鍵制氫技術專利發明人,湖北工業大學材料與化學工程學院教授董仕節對該專利技術的簡單介紹:是鋁合金碰到水,它跟水反應,產生氫氣,然後氫氣輸送到原料電池,產生電能驅動汽車,是這個系統的整個過程。

“水氫車”掀起風暴,“氫能源”路在何方?

造成各方質疑,主要是媒體及相關企業在報道時採取了不嚴謹的方式,強調突出的是“水”。實際的情況是試驗車不是隻加水,就能反應。而是水和鋁合金反應產生氫氣,把氫氣輸送到原料電池再驅動車往前走。主要的能量來源是所用的鋁合金粉催化劑,而不是水。

南陽的水氫發動機,更準確的說應該稱為“鋁水發動機”,不燒油了,改燒鋁了。從反應方程式看,鋁水發動機會產生大量的含鋁鹼性廢液,這些廢液直接排放肯定汙染環境,回收也面臨使用成本問題。制氫消耗的鋁合金粉的成本高昂,獲取氫氣最經濟的做法也不是鋁水反應,而是電解水制氫法。

“車載鋁合金水解制氫技術”只能是氫能源應用的一個補充,而氫能源現在也只是其他能源的一個補充,不管是市場空間,還是目前技術的可靠性,離商用的差距巨大。所以,原理上可行,不一定可以在工程上實現,更不能確定是否有實用、推廣價值。

氫燃料電池的應用路徑

氫燃料汽車的使用路徑,包括日本、美國在內的各個國家都已經摸索了一遍,不好的技術全被淘汰掉了,最後在車上使用的只剩下高壓氫瓶。氫能路線圖是在長期試錯的情況下出來的。目前,在全世界範圍內,氫燃料電池汽車商業化的使用路徑鏈條已經明確,也就是“工業制氫-運氫-加氫-氫能運用”四個步驟。在工廠工業化製取大量氫氣,將製取的氫氣儲存到大型的儲氫罐中,運輸到加氫站,再通過加氫站給氫燃料汽車中的儲氫罐加氫。然後氫氣跟空氣中的氧氣在燃料電池堆中發生化學反應,產生電能和水。產生的電能送往電動機,從而依靠電動機驅動汽車。

這已經是豐田、現代等車企和美日歐等多國,經歷過多年探索,淘汰掉其他技術後所做出的最佳選擇,也是行業內普遍認可並接受的氫燃料電池汽車研發和使用路線。

氫燃料電池的優缺點

優點:

1. 續航里程可以媲美傳統燃油車,加氫與加油都只需要三五分鐘。而這兩點恰是目前鋰電池車難以突破的技術瓶頸。

2. 氫燃料電池車同時具有節能減排的新能源車屬性,氫燃料電池的反應非常簡單:氫氣+氧氣→水。不僅沒有氮氧化物這種有毒氣體,連二氧化碳都沒有。

3. 可再生:相對柴油汽油,氫能源最大的優勢就是可再生。除了工業副產品制氫之外,還能通過煤制氫、利用電解水制氫等。氫能源作為可再生能源,對中國、日本等石油對外依賴很強的國家來說,是極具吸引力的選項。

缺點:

相對燃油和純電力,目前氫燃料電池的生產使用成本,以及加氫站的建設成本非常高。另外氫燃料在儲存、運輸、使用中也面臨著很大的安全性問題,目前還沒有低成本的解決辦法。

發展現狀與政策

全球來看,燃料電池車乘用車的年銷量還處在千輛數量級上,與燃油車接近1億輛和電動車(純電加混動)200萬輛的數字相去甚遠。但2014年豐田Mirai面世,帶來燃料電池汽車銷量增速的提升,市場開始升溫。2013年到2017年底,全球總計售出6475輛氫燃料電池乘用車。

中國處於氫燃料電池汽車發展的初期,研發經過多年發展已有一定突破,一方面是續航里程有所提高;另一方面,則是整車製造成本有所下降,但在技術上和產業成熟度上和先進國家相比尚有一定差距。

“水氫車”掀起風暴,“氫能源”路在何方?

在基礎設施方面,中國製氫規模居世界首位,固態儲氫材料技術處世界領先水平,但加氫站建設緩慢。產業面發展速度仍較慢,商用車領先乘用車。乘用車方面,僅有概念車,截至2018 年,中國共有25 座建成的加氫站,另有多座在建,但多數僅供示範車輛加註使用,暫未實現全商業化運營。2018 年《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》中有26款專用車、60款客車入榜。2018 年中國燃料電池汽車產銷1527輛,包括1418 輛燃料電池客車以及109 輛燃料電池貨車。

政策方面:國家對氫燃料電池的支持政策主要分為兩大類:一類是在汽車、能源中均會提及相關的重點任務、發展規劃和指標等;另一類則是在新能源汽車補貼政策中列出對燃料電池汽車的具體補貼政策。2019年兩會,發展氫能源更是被寫進了政府工作報告。根據《關於調整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》,其他新能源車型補貼大幅下調,但對燃料電池汽車補貼力度保持不變。同時,多地氫燃料電池產業支持政策加速出臺。

根據中國汽車工程學會2016年10月發佈的《節能與新能源汽車技術路線圖》,2020年、2025年和2030年,中國燃料電池汽車的發展目標分別為5000輛、5萬輛以及100萬輛,加氫站建設目標分別為100座、300座和1000座。

相關上市公司

上汽集團:上汽啟動氫燃料電池項目較早,與清華、同濟等高校合作,在世博會上就開始試運行了。2016年的時候,推出了國內唯一一款榮威950氫燃料電池乘用車。

濰柴動力:2018年8月,濰柴出資1.636億美元,收購納斯達克上市的加拿大公司巴拉德動力系統(Ballard Power Systems)19.9%的股權,該公司是全球領先的燃料電池解決方案供應商。濰柴和巴拉德將在山東省成立一家合資公司(濰柴佔比51%),滿足中國的燃料電池電動車市場需求。合資公司將生產巴拉德的下一代LCS燃料電池組和基於LCS的電源模塊,用於公交車、商用卡車和叉車。

航錦科技:5月22日,身處化工行業的航錦科技公告,將涉足氫能源燃料電池領域。航錦科技與蘇州華清京昆新能源科技有限公司、徐州華清京昆能源有限公司、上海銘寰新能源科技有限公司簽署了《氫能燃料電池產業戰略合作協議》。此外,合作方擬共同發起設立氫能產業投資基金,未來5年計劃募資150億元。航錦科技此前業務中除生產高純度氫氣外,自身並無燃料電池整體設計或供應的技術研發能力,但三家合作伙伴均來頭不小,在氫能源燃料電池領域深耕多年。

開爾新材:5月16日,開爾新材公告稱,擬以自有資金3000萬元對上海舜華新能源系統有限公司(簡稱“舜華新能源”)增資。增資完成後,公司將佔舜華新能源註冊資本比例為10%。據披露,舜華新能源掌握高壓供氫加氫核心技術,具備圍繞核心產品進行系統設計及集成並提供技術服務的整體解決方案供應能力,業務領域涵蓋氫能、核能和分佈式能源。開爾新材認為,在節能環保產業更多新領域的投資搭建和逐步完善,不僅將為公司帶來中短期投資回報,對公司未來綜合競爭力也將產生積極影響。

中泰股份:為積極推進在氫能源行業的發展,快速搶灘相關市場,拓展業務領域,尋求新的增長點,擬投資設立全資子公司“杭州中泰氫能科技有限公司”(簡稱“中泰氫能”),主營包括氫能設備的研發、製造和銷售,以及氫氣運營等。中泰股份表示,公司已在制氫—氫儲運—加氫站等環節有所儲備。其中,煤制氫的深冷分離工藝段以及液化氫的核心設備公司已有成功運行的業績,將來在氫能源市場化應用時可一展所長。公司稱,成立中泰氫能,將利用公司現有技術以及人員儲備,大力發展氫能源產業,為公司深冷技術的應用拓展新的市場,增加新的增長點。

鴻達興業:公告全資子公司內蒙古烏海化工建設的第一座加氫站成功投入使用,向氫燃料轎車、大巴車及工業車輛提供合格氫氣。烏海化工擬在烏海市建設8座加氫站,其餘7座的建設工作正在有序推進。同時,公司與烏海市政府簽署氫能項目戰略合作協議,打造氫能城市。此外,公司與中國石化內蒙古分公司簽署新能源發展合作框架協議,積極推動氫氣供銷服務設施建設。

從目前氫燃料電池整體業態來看,氫燃料電池和鋰電池現狀類似,是對石化能源的補充。由於各自技術、成本的瓶頸,還無法完全替代石化能源。但石化能源的不可再生性,註定需要新能源來替代。因此世界各國在包括鋰電池、氫能源等新能源產業的技術研發、商業推廣中,會不斷加大投入。因此氫燃料電池有望成為新能源汽車行業重點拓展方向,發展前景廣闊,未來投資機會潛力巨大,值得我們長期關注。

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