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氢燃料电池汽车要来了?

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之前每次聊到新能源车,无论是纯电动,还是PHEV或增程式等等,不管哪种技术路线,都总会有一些朋友理直气壮地说,这些压根都不能算“新能源车”,又或者说还不是真正的“环保”。因为他们认为,只有采用氢能源的汽车才是真的环保,真的“新能源”。

我觉得这其实没什么好争论,因为不管怎样,至少在国内家用车市场上,短期内我们都不太可能买到正式量产的氢能源汽车,严谨地说,是氢燃料电池车。但前段时间,长城汽车举行了一个关于氢能源的发布会,并宣布今年内推出全球首款C级氢燃料电池SUV,引起了很多人的兴趣。

搭载氢燃料电池技术的电动车真的要来了吗?在回答这个问题之前,我想先和大家简单梳理一下关于氢燃料电池车的一些知识。

我先简单说说氢燃料电池(Hydrogen Fuel Cell)是个什么玩意儿吧。

虽然“氢燃料电池”这五个字里面,有“电池”这两个字,但实际上,它和我们日常用的那种小电池,或者汽车上的锂电池,都不太一样。燃料电池(Fuel Cell )其实是一个能把燃料中的化学能转换成电能的发电装置。所以这个“燃料电池”是需要不断加入“燃料”才能产生电的,而这个燃料,最常见的就是氢。

简单补充一句,虽然任何的能分解出氢气的碳氢化合物,例如天然气、醇、或甲烷等,都可以分解出氢,但分解的产物中含有二氧化碳,也就是不那么环保了,所以最终在汽车上使用的燃料电池,都是直接使用氢气作为“燃料”,最后排出的就只有水和热量,没有任何污染。

但别误会,这并不代表氢燃料电池就是“绝对环保”的,因为要生产氢气,也是要通过分解水获得的,换言之也需要用到电。所以只有通过用风能或者太阳能产生的电,也就是俗称的“绿电”来生产的氢气,才是真真正正的“0污染”。

氢燃料电池其实也有好几种类型,我们通常说的搭载在汽车上的,学名叫做“质子交换膜燃料电池”。它的的工作原理比较简单,不十分严谨地概括起来,就是氢在贵金属催化剂表面上分解出电子和质子,质子通过交换膜到达电池的阴极侧,而电子则在外部电路中移动产生电能输出,用来驱动电动机工作。在阴极一侧,质子、电子与空气中的氧气在贵金属催化剂作用下结合生成水。

这里面的核心技术,就是质子交换膜和两极的贵金属催化剂了。但这并不是普及氢燃料电池车最大的障碍。

那真正的障碍是什么呢?

从技术角度来说,生产氢气并不难,真正难的是氢气的储存、运输方面。这个储存,包括了车上的储氢罐,以及加氢站的存储设施,而运输,则主要是指从工厂到加氢站之间的运输。

不久之前,中国工程院院士陈学东在一个论坛上演讲时表示,能承受70MPa压力的Ⅳ型车载高压储氢瓶以及瓶口组合阀技术,我们国家还未完全掌握制造技术,用于高压氢气公路运输的大容量Ⅳ型管束瓶,我们国家也还没研发出来;车用燃料电池空压机、氢气再循环泵等也存在“卡脖子”问题,很多关键技术还是掌握在外国企业的手中。

“卡脖子”的问题,其实也意味着成本难以降低。当然了,目前加氢站的数量太少,建设成本过高,也是影响氢燃料电池车普及的重要因素。

在长城前几天的氢能源发布会上,长城虽然表示已经实现了“电堆及组件、燃料电池发电及组件(控制器等)、Ⅳ型储氢瓶、高压储氢阀门、氢安全、液氢工艺”六大核心技术和产品的知识产权完全自主化,并已完成了全产业链核心技术布局,但离真正的大规模量产还需不少时日。

按照长城汽车的规划,2021-2025年开启氢时代,聚焦氢示范;2025-2035年发展氢经济,开放氢生态。

但比较“尴尬”的是,近年来三元锂电池,以及固态电池技术的进步越来越快,如果此前蔚来的计划能如期实现,2022年将会推出150kWh的固态电池,到时候蔚来旗下几款车型的NEDC续航里程将超过1000km。而且其他品牌此前也声称有计划推出搭载固态电池的纯电动车。

所以照此推算,可能到了2025年,大容量固态电池技术已经较为成熟,并且逐步普及。到时候纯电续航里程达到1000km的电动车可能不再是少数,大功率的超高速充电技术可能也开始普及,使得充电速度大大缩短。

到时候,目前氢燃料电池车补充燃料快(加满小于5分钟)、续航里程长(约800km左右)的优势,可能就不如现在这么明显了。而加氢站的建设也取决于国家扶持力度和各种技术的发展,按照目前的规划来看,到时也远不如现在加油站数量多。

虽然现在日本、韩国都在大力发展氢燃料电池车,丰田的Mirai、现代的Nexo都已量产,奔驰宝马也计划推出氢燃料电池车,但氢燃料电池车最终能否大规模量产走入平常百姓家,完全取代搭载锂电池或者固态电池的电动车,还真的是未知之数。

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