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举足氢重 燃料电池汽车迈向产业化、实用化

作者:王璞 赵琼 来源:中国汽车报 发布时间:2019-05-16 浏览:
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从相关政策与规划的陆续出台,到行业企业的积极参与和行动,再到市场层面的变化,无不预示着,中国新能源汽车产业多条技术路线并行的迹象日渐清晰和明朗。

其中,氢能与燃料电池汽车有望成为新能源汽车技术在进入“百花齐放”竞争发展阶段后,盛开得最耀眼的那一朵。这一判断正成为越来越多业内人士的普遍共识。2019年全国两会上,氢能被首次写入政府工作报告。尽管笔墨不多却为氢能及燃料电池技术的提升、普及以及产业化注入了新动力。

在多条技术路线并行的格局下,氢能与燃料电池汽车有哪些优势和机遇,又面临哪些瓶颈和挑战?如何在全产业链层面科学推进氢能与燃料电池汽车产业的有序、健康、稳步、快速发展?

5月6日~7日,在由中国机械工业联合会、中国电器工业协会燃料电池分会及中国氢能技术创新与应用联盟、中国汽车报社共同主办,国际氢能协会、加拿大氢能燃料电池协会、中国可再生能源学会氢能专业委员会支持,中机联华(北京)会展有限公司承办的CHFCE2019(第四届)中国国际氢能与燃料电池技术应用展览暨产业发展大会(以下简称“CHFCE2019”)现场,与会专家及业内人士展开深入探讨。

氢电并重

多元化技术之路越走越宽

据中国汽车工业协会统计的数据显示,今年3月,我国燃料电池汽车产销均完成86辆,其中销量同比增长42倍。2019年一季度,燃料电池汽车累计销量比上年同期增长135.5倍。数据显示,截至目前,我国氢燃料电池商用车累计销量已超过2000辆,位居世界前列。尽管氢燃料电池汽车的规模和绝对量与纯电动汽车仍然存在不小的差距,但氢燃料电池汽车产销量的增速之快的确颇具潜力。

在CHFCE2019论坛现场,世界汽车组织第一副主席、中国汽车工业协会原常务副会长董扬感慨道:“如今,燃料电池汽车终于进入到产业化、实用化发展阶段。”

“在技术层面,我国氢燃料电池技术取得了重大进展,燃料电池电堆或是系统的能量密度达到了3000W/L以上;耐高低温和耐腐蚀的问题已经有解决方案;并可以实现70MPa可自主控温的高压储氢。同时,氢燃料电池车的成本明显下降,技术路线基本确定,这些都为氢燃料电池汽车进入产业化奠定了基础。”董扬说,“中国有发展氢燃料电池汽车的优势,在新能源汽车领域,氢燃料电池汽车与纯电动汽车各自适用于不同的应用场景,现阶段,氢燃料电池汽车更多地适用于商用车,在城市间长途行驶,纯电动汽车更适用于乘用车,实现城市内短途代步。氢燃料电池汽车与纯电动汽车并行发展已经成为现阶段国内新能源汽车领域的发展趋势。”

“从技术角度而言,燃料电池目前还是需要锂离子电池的,这个观点是正确的,我们现在推动的燃料电池都是氢电混合,燃料电池和锂离子电池的关系更像是兄弟。”国际氢能协会副主席、清华大学教授毛宗强说。

“氢”装上阵

打破全产业链禁锢

如今,在全球范围内越来越多的国家将氢能源战略提到重要位置。根据世界能源委员会的预测,到2050年,全球18%的能源将由氢提供。

荷兰政府经济事务与汽车政策部工业与创新司司长米歇尔·斯威尔斯(Michiel Sweers)在CHFCE2019现场表示,荷兰是欧洲第二大氢能生产国,氢能也是荷兰能源转型战略中的重要载体。目前,在荷兰天然气消费占能源消费总量的40%,按照荷兰政府设定的到2030年二氧化碳排放减少95%的目标,到2030年荷兰将彻底淘汰天然气。“目前,荷兰有6个加氢站已经投入使用,未来更多的加氢站正在规划和建设中,预计到2020年会陆续投入使用。”他说。

就中国而言,目前氢能与燃料电池汽车已经步入产业化发展的机遇期,如何搭上这班“加速列车”,实现氢能与燃料电池汽车科学、理性、快速发展,需要目前产业链上的束缚和禁锢。

对此,中国机械工业联合会执行副会长张克林表示,氢能燃料电池作为一个新兴的技术方向,一方面我们看到未来的前景十分广阔,另一方面,我们也要正视在技术和经济性领域面临的严峻挑战。“应对这些挑战,需要充分重视氢能与燃料电池技术和装备的发展,同时要研究有效的氢能发展政策和措施。氢能与燃料电池是全新的产业领域,它的发展和成熟对未来的能源和动力体系产生颠覆性影响,因此要充分调研、谨慎决策,选择有效的路径和发展措施。此外,要加强产业上下游的协同协作,实现跨行业以及行业内的有效联动,合力理顺氢能与燃料电池技术在产业化进程中需要破解的难题。”他说。

“在看到优势的同时,我们更要重视中国在发展氢能与燃料电池方面存在的差距。比如在政府层面对氢能管理方式和思路的差距,比如企业层面在技术研发创新领域的差距等。”董扬直言,“目前氢能在我国尚未作为能源来进行管理,而是作为危险化学品管理,这样的管理思路需要转变。”

“目前,在氢能管理的政策法规层面存在一些并不利于氢能与燃料电池发展的瓶颈。”北京中科富海低温科技有限公司总经理高金林说,“比如对氢能相应的标准、法律、法规以及管理办法还几乎处于空白状态,所以现在制氢、运氢以及加氢站的审批相当困难,手续相当复杂,几乎没有相应政府部门负责审批工作。另外,目前我国现行的能源法并未把氢能列为一个能源体系来管理,所以没有氢能相关的管理办法,导致氢的建设运输,特别是液氢的运输无法进行审批。但客观而言,液氢并不比天然气危险。目前,一些发达国家已经对液态氢和汽油一视同仁,都可作为燃料通过公路运输。”

氢能来源要绿色

加氢站建设立足长远

从制氢、储氢到加氢、运氢,整个环节需要统一标准、统一管理、协调联动。

其中,在加氢站建设环节,业内人士呼吁要立足长远,重视高储量加氢站建设。据了解,目前国内大部分加氢站储氢量普遍小于1000公斤,事实上随着氢燃料电池汽车进入到产业化发展阶段,对高储量加氢站的需求越来越高。

“投资者应重视建设储氢量在1000~4000公斤的二级加氢站。在合理使用土地资源的前提下,尽最大可能采用和预留高储量的设计,这样随着氢燃料电池汽车规模的扩大,储能量越大的加氢站,未来在运营中的盈利能力才更强。”北京海德利森科技有限公司副总经理韩武林说,“切忌只顾眼前利益,为了拿补贴,建小型加氢站。毕竟加氢站的储罐和周围安全距离都需要提前设计,一旦以后加氢站需要扩容,技术难度相当大、成本也更高。”

此外,使用低成本、绿色氢能同样是燃料电池汽车经济环保的先决条件。“相比甲烷和天然气,甲醇制氢的优势更明显,能满足小规模、分布式现场制氢的需求。”浙江本德新能源有限公司总经理高建林解释,高密度氢运输成本较高,而甲醇的含氢量比液态氢多43%;从运输量方面来说,用甲醇制氢是运输气态氢的7倍。如果用生物质获取甲醇,则可实现能源百分百再生,有利于节能减排。

杜绝“氢”描淡写

全面提升氢能安全性

对于氢能的安全性,尽管已经过了“谈氢色变”的年代,但由于氢能存在泄漏、燃烧、爆炸等可能性,在发展氢能与燃料电池技术的过程中,安全依旧是必须守住的底线。

据了解,在安全性方面,目前,全国氢能标委会已经发布了相关安全标准,标准从氢安全、氢检测、氢储运、氢质量和基础设施等层面做了分类。国家制定安全标准的初衷,就是希望能从全产业链的各个环节对氢能安全性实现可控。

对于氢能及燃料电池汽车的安全性,中国汽车技术研究中心有限公司(以下简称“中汽中心”)新能源试验研究部燃料电池室工程师郝冬表示,需要从氢泄漏、氢排放、加氢安全、碰撞安全四个维度来考量。

“可以说,燃料电池汽车无时无刻都有氢气从它的气瓶管路里泄漏,只是量多少的问题,根据我们的测试,大概处于8小时泄露30到200ppm之间。另外,氢燃料电池汽车在排出水的同时,也排出一部分没有反应完成的氢气,其中,氢气排出量如果过多就会引起安全风险,氢气的可燃点下限是4%,有些车辆排放是高于这个值,所以也要重点关注整车的氢排放安全问题。“郝冬说。

谈到加氢环节的安全性时,郝冬表示,目前国内的商用车大部分都是35兆帕的车载氢系统,还没有通讯协议的要求,未来若使用70MPa的压力,则要引入加注系统和车辆之间的通信协议确保安全性。

关于确保氢燃料电池汽车的碰撞安全,郝冬透露,早在2008年,中汽中心完成了中国首次燃料电池汽车碰撞试验,燃料电池汽车碰撞安全的相关工作在持续推进,但相关国家标准目前尚未出台,在燃料电池汽车进入大规模商业化之前,要尽快制定相对完善的碰撞安全测试标准和方法。

关键字:氢能

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