近年來,氫燃料電池汽車的發展受到各界重視,逐漸成為資本和車企追逐的熱點。雖然目前氫燃料電池汽車的產業化程度低于電動汽車,但未來或許有更大發展空間,不少車企及學者認為使用氫能作為交通能源是“終極新能源汽車解決方案”。
在氫燃料電池汽車領域,日本車企無論是在技術儲備還是在產業化方面都是佼佼者。從上世紀90年代,豐田汽車就已經開始氫燃料電池技術開發,現在已經掌握關鍵核心技術并實現氫燃料電池汽車的批量生產及銷售,同時加氫站等配套基礎設施也已建立并投入市場運營。2019年8月底,中國電子裝備一行赴豐田考察了氫燃料電池汽車及配套加氫站,并與豐田汽車技術人員就業內普遍關注的氫燃料電池汽車動力成本、續航里程、加氫速度、安全性能等一一進行了交流與探討。
氫燃料電池汽車是新能源汽車的一個重要發展方向。縱觀全球新能源汽車的發展,當前是燃料電池進入產業化、市場化的關鍵時期,有利于燃料電池汽車發展的外部環境正在形成,氫燃料電池領域正在成為行業新的投資熱點。在此背景下,豐田汽車調整汽車規劃,提升了氫燃料電池汽車的地位,按照“氫=未來主導能源”理念定位氫燃料電池汽車,并圍繞氫燃料電池汽車展開了密集布局。
(氫=未來主導能源)
圖1 豐田汽車對于氫燃料電池汽車的定位
目前,日本豐田氫燃料電池汽車已實現產業化,累計售出的氫能源汽車達3000多輛。
豐田汽車技術人員向協會考察團展示了一輛藍色乘用豐田氫燃料電池汽車。
該車以氫氣作為動力來源,氫氣被注入車內的氫氣存儲罐,與氧氣在化學反應過程中發生電荷轉移以形成電流,電流驅動電機為汽車提供動力。車內氫氣存儲罐置于車身后半部分的底座下方,其中氫燃料電池代替了體積龐大且充電效率低下的鋰離子電池組,所以為車的后備箱騰出了較大的使用空間,后備箱內僅懸掛一個輕巧的輸出電源,由于日本屬于地震高發區,該輸出電源可用于緊急備用電源,滿足一般家庭2-3天的用電量。
值得一提的是,氫燃料電池汽車完全不會受到“里程焦慮癥”的困擾。豐田這輛氫燃料電池汽車在加滿5公斤氫氣后可跑600公里以上,而市場上續航里程最長的電動汽車“標桿”—特斯拉ModelS,續航里程約480公里左右。通過數據比較,氫燃料電池汽車續航里程超過目前在售的電動汽車續航里程。
一般來說,電動汽車續駛里程越長,所需電池越多,車身重量就越重,而氫燃料電池汽車卻打破了這一規律。豐田展示的這輛氫燃料電池車整車重量2噸左右,比普通動力電池汽車輕500公斤以上。
與其他車型相比,氫燃料電池汽車動力成本偏高。氫燃料電動汽車需要消耗的燃料是氫氣,每公斤氫氣成本按照1100日元核算,則氫燃料電池汽車跑一百公里的動力成本為60多元。而燃油車一百公里的動力成本40多元,成本最低的鋰電池車按照一百公里耗電15度計算,費用才15元左右。
該氫燃料電動汽車目前在日本的售價為30多萬人民幣。考慮電動汽車的補貼因素,預估在我國的售價最終為40多萬人民幣。
氫燃料電池汽車的產業推廣與普及,離不開加氫站等配套基礎設施建設。據介紹,目前僅名古屋和東京兩個城市建有加氫站,共計101座,預計年底加氫站數量可累計達122座。與氫燃料電池汽車的市場推廣力度相比,日本加氫站的建設略顯滯后,加氫站數量匱乏,在一定程度上制約了氫燃料電池汽車在日本的普及。此次中國電子裝備協會考察的加氫站位于名古屋熱田區。
圖2 名古屋熱田區加氫站
據介紹,該加氫站的氫氣每天補充一次。氫氣被儲存在豐田特制的高壓儲氣罐內,用運輸車送、并經由叉車卸至加氫站指定位置。高壓儲氣罐內的氫氣經壓縮機、蓄壓器處理后被送入加氫站,最后將氫氣注入車內為汽車提供動力。目前該加氫站每天需運送4個加滿氫氣的高壓儲氣罐,可利用氫氣總量為60公斤。每個儲氣罐可存儲30公斤氫氣,依靠壓差可將罐中的15公斤氫氣用來給汽車加氫,剩余的15公斤則因壓力不夠始終留存在罐內不被使用。
圖3 高壓儲氣罐
豐田加氫站工作人員為協會考察團演示了為氫燃料電池汽車加氫的全過程,見圖4。工作人員通過加氫槍為氫能源汽車加氫,氫氣供給壓力為82MPa,加滿一輛汽車僅需3分鐘,加氫站裝有壓力自動識別控制系統,當壓力達到設定值后自動停止加氫。加氫完成后需對加氫口進行吹掃,因為加氫口附近溫度很低,達-35℃,若不及時將吹掃,加氫口殘留的液體會凝結成冰,影響下一次加氫。
圖4 工作人員正在為氫燃料電池汽車加氫
氫燃料電池汽車由于清潔環保、續駛里程長、加氫快以及零排放等優勢受到廣泛關注,我國近年來也高度重視氫燃料電池汽車的關鍵技術研究與產業推廣。
2019年《政府工作報告》修訂版本中提到“為促進形成強大的國內市場,持續釋放內需潛力,在汽車市場中,要穩定汽車消費,繼續執行新能源汽車購置優惠政策,推動充電、加氫等設施建設。”將氫燃料汽車首次寫進《政府工作報告》。同時,各省市也相繼發布了氫燃料電池汽車相關的地方政策,鼓勵地方建立完整的氫燃料電池汽車產業體系,建立氫燃料電池汽車應用試點示范區,加強加氫站基礎配套設施的建設。
可以預見,在國家相關政策的大力鼓勵和推動下,氫燃料電池汽車有望成為我國新能源汽車領域最具潛力的增長點之一。據中國汽車工程學會預測,到2030年,我國氫燃料汽車產業產值會突破萬億元大關。