近年来,氢燃料电池汽车的发展受到各界重视,逐渐成为资本和车企追逐的热点。虽然目前氢燃料电池汽车的产业化程度低于电动汽车,但未来或许有更大发展空间,不少车企及学者认为使用氢能作为交通能源是“终极新能源汽车解决方案”。
在氢燃料电池汽车领域,日本车企无论是在技术储备还是在产业化方面都是佼佼者。从上世纪90年代,丰田汽车就已经开始氢燃料电池技术开发,现在已经掌握关键核心技术并实现氢燃料电池汽车的批量生产及销售,同时加氢站等配套基础设施也已建立并投入市场运营。2019年8月底,中国电子装备一行赴丰田考察了氢燃料电池汽车及配套加氢站,并与丰田汽车技术人员就业内普遍关注的氢燃料电池汽车动力成本、续航里程、加氢速度、安全性能等一一进行了交流与探讨。
氢燃料电池汽车是新能源汽车的一个重要发展方向。纵观全球新能源汽车的发展,当前是燃料电池进入产业化、市场化的关键时期,有利于燃料电池汽车发展的外部环境正在形成,氢燃料电池领域正在成为行业新的投资热点。在此背景下,丰田汽车调整汽车规划,提升了氢燃料电池汽车的地位,按照“氢=未来主导能源”理念定位氢燃料电池汽车,并围绕氢燃料电池汽车展开了密集布局。
(氢=未来主导能源)
图1 丰田汽车对于氢燃料电池汽车的定位
目前,日本丰田氢燃料电池汽车已实现产业化,累计售出的氢能源汽车达3000多辆。
丰田汽车技术人员向协会考察团展示了一辆蓝色乘用丰田氢燃料电池汽车。
该车以氢气作为动力来源,氢气被注入车内的氢气存储罐,与氧气在化学反应过程中发生电荷转移以形成电流,电流驱动电机为汽车提供动力。车内氢气存储罐置于车身后半部分的底座下方,其中氢燃料电池代替了体积庞大且充电效率低下的锂离子电池组,所以为车的后备箱腾出了较大的使用空间,后备箱内仅悬挂一个轻巧的输出电源,由于日本属于地震高发区,该输出电源可用于紧急备用电源,满足一般家庭2-3天的用电量。
值得一提的是,氢燃料电池汽车完全不会受到“里程焦虑症”的困扰。丰田这辆氢燃料电池汽车在加满5公斤氢气后可跑600公里以上,而市场上续航里程最长的电动汽车“标杆”—特斯拉ModelS,续航里程约480公里左右。通过数据比较,氢燃料电池汽车续航里程超过目前在售的电动汽车续航里程。
一般来说,电动汽车续驶里程越长,所需电池越多,车身重量就越重,而氢燃料电池汽车却打破了这一规律。丰田展示的这辆氢燃料电池车整车重量2吨左右,比普通动力电池汽车轻500公斤以上。
与其他车型相比,氢燃料电池汽车动力成本偏高。氢燃料电动汽车需要消耗的燃料是氢气,每公斤氢气成本按照1100日元核算,则氢燃料电池汽车跑一百公里的动力成本为60多元。而燃油车一百公里的动力成本40多元,成本最低的锂电池车按照一百公里耗电15度计算,费用才15元左右。
该氢燃料电动汽车目前在日本的售价为30多万人民币。考虑电动汽车的补贴因素,预估在我国的售价最终为40多万人民币。
氢燃料电池汽车的产业推广与普及,离不开加氢站等配套基础设施建设。据介绍,目前仅名古屋和东京两个城市建有加氢站,共计101座,预计年底加氢站数量可累计达122座。与氢燃料电池汽车的市场推广力度相比,日本加氢站的建设略显滞后,加氢站数量匮乏,在一定程度上制约了氢燃料电池汽车在日本的普及。此次中国电子装备协会考察的加氢站位于名古屋热田区。
图2 名古屋热田区加氢站
据介绍,该加氢站的氢气每天补充一次。氢气被储存在丰田特制的高压储气罐内,用运输车送、并经由叉车卸至加氢站指定位置。高压储气罐内的氢气经压缩机、蓄压器处理后被送入加氢站,最后将氢气注入车内为汽车提供动力。目前该加氢站每天需运送4个加满氢气的高压储气罐,可利用氢气总量为60公斤。每个储气罐可存储30公斤氢气,依靠压差可将罐中的15公斤氢气用来给汽车加氢,剩余的15公斤则因压力不够始终留存在罐内不被使用。
图3 高压储气罐
丰田加氢站工作人员为协会考察团演示了为氢燃料电池汽车加氢的全过程,见图4。工作人员通过加氢枪为氢能源汽车加氢,氢气供给压力为82MPa,加满一辆汽车仅需3分钟,加氢站装有压力自动识别控制系统,当压力达到设定值后自动停止加氢。加氢完成后需对加氢口进行吹扫,因为加氢口附近温度很低,达-35℃,若不及时将吹扫,加氢口残留的液体会凝结成冰,影响下一次加氢。
图4 工作人员正在为氢燃料电池汽车加氢
氢燃料电池汽车由于清洁环保、续驶里程长、加氢快以及零排放等优势受到广泛关注,我国近年来也高度重视氢燃料电池汽车的关键技术研究与产业推广。
2019年《政府工作报告》修订版本中提到“为促进形成强大的国内市场,持续释放内需潜力,在汽车市场中,要稳定汽车消费,继续执行新能源汽车购置优惠政策,推动充电、加氢等设施建设。”将氢燃料汽车首次写进《政府工作报告》。同时,各省市也相继发布了氢燃料电池汽车相关的地方政策,鼓励地方建立完整的氢燃料电池汽车产业体系,建立氢燃料电池汽车应用试点示范区,加强加氢站基础配套设施的建设。
可以预见,在国家相关政策的大力鼓励和推动下,氢燃料电池汽车有望成为我国新能源汽车领域最具潜力的增长点之一。据中国汽车工程学会预测,到2030年,我国氢燃料汽车产业产值会突破万亿元大关。