“氢汽车”向着快车道的方向发展

2020-08-18 15:28   来源: 互联网

在第四届国际氢能和燃料电池汽车大会上,游客们在氢燃料电池汽车驱动原理展台前停下来观看。


加氢 3 分钟,连续 700 公里,实际零排放。近年来,"氢车" 作为新能源汽车的主要技术途径之一,正给人们无限的想象空间。


不久前,我国的金属双极板水冷电抗器技术取得了重大突破。北京嘉庆新能源技术有限公司依托清华大学毛宗强技术团队,成功开发出 40 千瓦金属双极板水冷电抗器产品。第三方测试结果表明,该产品在体积功率密度、大电流持续稳定放电容量、单位面积放电电流密度等关键指标上,形成了全面的国际一流产品,形成了完全独立的核心技术体系。


那么,氢燃料电池汽车技术在中国的发展情况如何?还有哪些瓶颈?未来前景如何?" 记者接受了采访。


由于喷油时间短,里程长,氢能被认为是传统内燃机的理想替代方案。


氢能被认为是 21 世纪最具潜力的清洁能源,是一种二次能源。它有多种来源,可实现终端零排放,对环境友好;它除了发电、取暖外,还有广泛的用途,也是理想的交通替代能源。


自 20 世纪 70 年代以来,氢能的独特优势引起了国际社会的关注。一些国家正在积极开发氢能和燃料电池等新一代能源技术。近年来,中国也大力支持发展氢能工业。氢能源在汽车工业中的应用和氢燃料电池汽车的建造是认真考虑的结果。


国际氢能协会副会长毛宗强教授和清华大学核能与新能源技术研究所教授毛宗强教授说,氢燃料电池汽车以其填充时间短、里程长、排放零、无污染等优点,被业界认为是传统内燃机的理想替代解决方案。此外,氢能效率高且稳定,只有少量的水才能产生大量的氢,然后转化成电能,简单方便。


从技术原理上看,氢燃料电池由堆、电控、供氢装置、送风装置等组成,是燃料电池最基本、最关键的核心部件。堆中的氢和氧相遇并反应产生电。技术难点在于整个过程必须实现气、水、热、电、力的协调,才能最大限度地发挥效率。毛宗强说。


关于氢燃料电池,世界上通常有两条平行的技术路线:金属双极板水冷反应堆和石墨双极板水冷电抗器。前者在低温启动、体积和功率密度方面具有优势,而后者在可靠性、寿命和成本方面具有优势,是目前商用燃料电池车辆的首选。


我国是世界上氢资源最丰富的国家,同时也是世界上最大的汽车市场,但氢燃料反应堆技术与世界领先水平仍有一定差距。



专家解释说,堆叠的关键技术主要是由国际主流汽车企业掌握的。"堆叠设计的技术门槛很高,对材料和加工技术的要求也很高。" 要想发展好,就必须依靠自主创新。" 毛宗强说,由他领导的嘉庆团队通过提升烟囱的单位,减少烟囱的体积和功率密度,降低了烟囱的成本,增加了烟囱的体积功率密度。


寻找一条合适的商业化道路是不可忽视的,目前国内大多数氢能汽车采用 "锂电池 + 氢燃料电池" 的电、电混合模式,未来将朝着纯氢燃料汽车的方向发展,国内许多企业大胆尝试并继续解决关键问题,实现氢燃料电池在不同应用场合下的工业化应用,如客车、物流车、重型卡车、特种车辆等。


氢燃料电池汽车的发展不仅是一个技术问题,而且还取决于整个产业链的支持。


近年来,随着技术成熟程度的提高,氢燃料电池的技术路线越来越受到重视,氢燃料电池的发展也进入了 "快车道"。2099 年,氢能首次写入 "政府工作报告",要求 "推进充电、加氢等设施建设";有关部门出台密集政策,引导和鼓励氢能和氢燃料电池技术的开发和利用;大多数省市出台了氢能发展规划,预计 2022 年冬季奥运会也将给工业带来新的机遇。


在云浮(佛山)氢能标准化创新发展中心主任赵寄石看来,氢燃料电池技术已逐步进入工业进口阶段,前景广阔。" 我国氢燃料电池汽车的数量已超过 6000 辆。通过对这数千辆汽车的逐步核查,在支持下,可以促进技术进步,降低成本,为规模和工业化奠定基础。


然而,氢燃料电池汽车的发展不仅是一个技术问题,而且还有赖于整个产业链的支持,特别是上游制氢、储运、加氢站等基础设施的支持。只有建立‘系统、储存、运输、添加和使用’的综合产业链,才能进一步推动氢燃料电池汽车的产业化和氢能的商业化。


在制氢方面,主要有电解水法、煤制氢法、天然气制氢法等。我国氢能来源广泛,不仅有大量的工业副产品氢,而且还有大量废弃的风废光电子、低谷电力等储氢资源,制氢后需要输送到加氢站储存。在我国,20 MPA 高压气力输送应用广泛,经济性和运输效率低。


此外,中国危险化学品管理对氢的长期归属也在一定程度上限制了氢能的利用。只有认识到氢的能量特性并根据车辆能源加以管理,我们才能进一步满足氢燃料电池汽车工业化的需要," 赵说。


作为氢燃料电池车辆的基础设施,加氢站也需要大量建设。据了解,自 2006 年第一个加氢站登陆以来,我国已建成 61 个加氢站。仅去年一年,就建造了 30 个加氢站。广东国宏氢能技术有限公司副总经理严西强表示,建造一个日加氢能力为 500 公斤的加氢站将耗资 1500 万至 2500 万元。他建议,今后可采用加氢、加油、充电站混合建设,逐步降低运行成本,扩大加氢站建设规模。



在国家一级,还注意了氢燃料电池车辆基础设施的建设。今年 4 月,国家能源管理局颁布了 "能源法"( 草案),首次将氢能纳入能源类型。6 月份,住房和建设部办公厅发布了 "氢加气站技术规范(部分修订规定意见草案)" 国家标准,该标准旨在增加液氢储存的相关内容和技术标准。一系列政策的出台,有望进一步推动整个产业链的发展,降低成本,提高效率。


严锡强说,产业链中氢等环节的生产、储存和运输直接决定了氢的填充价格,即车辆的使用成本。" 现在氢燃料汽车的能源成本与燃料车差不多,迫切需要通过产业链上游的规模降低氢燃料的使用成本。


随着氢燃料电池汽车在中国的迅速发展,在核心技术方面仍存在差距,因此应继续加大研发投入。


在过去 10 年里,450 万辆新能源汽车在中国得到普及,但其中大部分是纯电动汽车。2016 年,中国汽车工程研究所发布的 "节能与新能源汽车路线图" 预测,到 2020 年、2025 年和 2030 年,氢燃料电池汽车在中国的累计销量将分别达到 5000 辆、5 万辆和 100 万辆。


近年来,我国氢燃料电池汽车的销售速度明显提高。从 2015 年的 10 辆增加到 2019 年全年的 2737 辆,累计销量达到 6000 多辆,达到了 2020 年的目标。其中氢燃料电池商用车发展迅速,在物流配送、公共交通等领域实现了氢燃料汽车的商用着陆。在乘用车方面,虽然国内一些汽车企业也在积极发展,但规模相对较小,所占比重相对较低。


在上海重塑能源技术有限公司董事长林琦看来,乘用车生产规模大,开发周期长,加氢站还没有形成网络,氢燃料电池客车与纯电动汽车相比仍在缓慢发展。赵寄石还认为:" 如果技术突破导致成本降低,乘用车市场将是巨大的。


在技术层面上,我国已初步掌握了氢燃料电池堆、空压机等关键材料技术,大部分零部件都能达到不同程度的国产化,但与国外先进水平相比,仍有一定差距。"氢燃料电池反应堆的核心部件,如催化剂、质子交换膜等,仍依赖进口一些关键材料和部件,核心技术与工业化仍有一定距离。" 鸿基创能技术(广州)有限公司副董事长、首席技术官叶思宇说。

今年 4 月,财政部等部门发布了 "关于完善新能源汽车推广和应用财政补贴政策的通知",提出力争在 4 年左右建立氢能燃料电池汽车产业链,突破关键核心技术,形成合理布局和协调发展的良好局面。叶思宇说,从产业持续健康发展的角度看,要不断加大研发投入,把知识成果转化为产业,通过产学研结合促进创新技术的发展。


专家们还指出,从新能源汽车、氢燃料电池汽车和纯电动汽车等领域来看,不仅有一定程度的竞争,而且相互补充,关键是形成能源革命的合力,共同推动更美好的未来,随着我国燃料电池技术的突破,有望有更多的示范企业推动我国燃料电池和氢能汽车产业的有序发展,形成氢能经济的崛起趋势。




责任编辑:萤莹香草钟
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