新一代“能源之星”：氫能將替代鋰電池？

　　近日，福田歐輝氫燃料電池客車獲加拿大總理盛贊，并圈粉無(wú)數(shù)。佛山舉辦了為期近一周的“第二屆氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展國(guó)際交流會(huì)暨第一屆中國(guó)(佛山)國(guó)際氫能與燃料電池技術(shù)及產(chǎn)品推介會(huì)”，銳意推動(dòng)佛山建設(shè)全國(guó)領(lǐng)先的氫能基地，并打造新能源汽車產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

　　佛山的氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)建設(shè)“才露尖尖角”，福田集團(tuán)的氫能源客車“早已立上頭”。不禁讓人產(chǎn)生疑問(wèn)，“氫未來(lái)”真的來(lái)了嗎?未來(lái)氫燃料電池是否能替代目前即將觸及“天花板”的鋰電，成為新能源汽車的理想動(dòng)力?

　　佛山“氫能周”與 福田“氫客車”

　　氫燃料電池正處于快速發(fā)展階段，從以“氫產(chǎn)業(yè) 氫生活 氫未來(lái)”為主題的“第二屆氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展國(guó)際交流會(huì)暨第一屆中國(guó)(佛山)國(guó)際氫能與燃料電池技術(shù)及產(chǎn)品推介會(huì)”上可見(jiàn)一斑。此次大會(huì)上，業(yè)內(nèi)人士發(fā)起成立了廣東省氫能燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)。與此同時(shí)，行業(yè)人士還發(fā)起成立了中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，并聯(lián)合中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)，共同發(fā)布了國(guó)內(nèi)首個(gè)氫能團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣》。此外，佛山南海區(qū)目前已探索建立了國(guó)內(nèi)首個(gè)商用加氫站審批、建設(shè)流程，建成國(guó)內(nèi)首座商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的加氫站。佛山正積極推動(dòng)建設(shè)全國(guó)領(lǐng)先的氫能基地，并以此為基礎(chǔ)打造新能源汽車產(chǎn)業(yè)園區(qū)。對(duì)于整個(gè)氫產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，佛山舉辦的“氫能周”開(kāi)創(chuàng)了業(yè)內(nèi)多個(gè)先河將帶領(lǐng)氫產(chǎn)業(yè)向前邁一大步。

　　而在氫燃料電池的應(yīng)用方面，福田汽車走在了前列。12月4日，加拿大總理參觀了福田歐輝12米氫燃料電池客車，對(duì)中國(guó)先進(jìn)的客車研發(fā)技術(shù)給予了高度贊揚(yáng)。目前，福田歐輝氫燃料電池客車產(chǎn)品已涵蓋8.5米、10.5米、12米，應(yīng)用于城市客車、城間客車、旅游團(tuán)體、定制班車等多種類型用途。福田歐輝車除了運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)震動(dòng)、無(wú)噪音外，加注氫氣還短，只要10分鐘續(xù)航里程便可達(dá)500公里，而且在安全和環(huán)保方面更讓人“一見(jiàn)氫心”。

　　福田歐輝在探索新能源汽車“氫未來(lái)”上已在國(guó)內(nèi)新能源汽車的沃土扎下深厚的根基，未來(lái)也許將會(huì)更加枝繁葉茂。

　　國(guó)內(nèi)外氫能發(fā)展歷程

　　包括我國(guó)在內(nèi)，世界許多國(guó)家都將氫能作為戰(zhàn)略性能源來(lái)發(fā)展。由于其具有零污染、高效率、來(lái)源豐富、用途廣泛等優(yōu)勢(shì)，備受環(huán)境污染困擾的諸多國(guó)家都將氫能視為“未來(lái)能源”。

　　1.國(guó)外氫能發(fā)展早且重視布局

　　早在20世紀(jì)70年代，世界上許多國(guó)家和地區(qū)就廣泛開(kāi)展了氫能研究。

　　2003年，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)小布什就在美國(guó)發(fā)起過(guò)“自由車倡議”，其重點(diǎn)即為資助汽車氫動(dòng)力領(lǐng)域的研究與實(shí)踐，為美國(guó)能源尋找新的替代品。

　　然而，由于氫能利用的成本較高等因素，以美國(guó)、日本等為代表的國(guó)家“氫能計(jì)劃”曾一度被擱置，隨著石油、煤炭等一次能源的儲(chǔ)量逐漸減少導(dǎo)致能源緊缺，各國(guó)構(gòu)建“氫能社會(huì)”的愿景才在2014年被重拾。

　　當(dāng)今，氫能源的全球最為積極的推動(dòng)者非日本莫屬。早在2014年，日本的資源能源廳就發(fā)布了《氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖》，為氫能發(fā)展制定了“三步走”計(jì)劃，并提出到2030年，日本的氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)要達(dá)到1萬(wàn)億日元(約合88億美元)的規(guī)模。

　　值得一提的是，日本政府提出要建設(shè)“氫能社會(huì)”，更要將2020年的東京奧運(yùn)會(huì)打造成一場(chǎng)氫能盛事。屆時(shí)，運(yùn)動(dòng)員和觀眾來(lái)往于各奧運(yùn)場(chǎng)館將乘坐最新的氫能源公交車。

　　雖然美國(guó)沒(méi)日本那么狂熱，但也是氫能的積極建設(shè)者。在2015年底，美國(guó)從國(guó)家層面開(kāi)啟了新的氫能計(jì)劃，美國(guó)能源局向國(guó)會(huì)提交了《2015年美國(guó)燃料電池和氫能技術(shù)發(fā)展報(bào)告》，分析預(yù)測(cè)了未來(lái)氫能市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿?，并決定投資3000萬(wàn)美元用于發(fā)展先進(jìn)氫能與燃料電池技術(shù)。

　　從市場(chǎng)實(shí)踐層面來(lái)看，汽車產(chǎn)業(yè)成為全球氫能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的“領(lǐng)頭羊”。日本領(lǐng)軍車企豐田研發(fā)的“未來(lái)”氫能源轎車已經(jīng)于2014年年末在日本上市，引起一時(shí)轟動(dòng)。而本田和日產(chǎn)也在分別研發(fā)各自的氫能轎車。

　　綜上，氫能的研發(fā)在國(guó)外的熱度極高，對(duì)氫能源汽車的市場(chǎng)應(yīng)用也是處于領(lǐng)先狀態(tài)。在我國(guó)聽(tīng)到氫能源汽車的消息似乎很少?難道我國(guó)對(duì)氫能研究和應(yīng)用并不重視?

　　2.我國(guó)氫能研究不甘落后

　　其實(shí)在氫能領(lǐng)域開(kāi)發(fā)利用方面，中國(guó)也不甘落后。在2006年至2013年期間，福田汽車與清華大學(xué)等單位涉足氫燃料電池客車的研發(fā)，并攜手億華通共同研發(fā)氫燃料電池物流車。到2014年，福田就生產(chǎn)出了5輛12米長(zhǎng)的氫燃料電池客車?，F(xiàn)如今，福田汽車已成立歐輝、歐馬可氫燃料電池汽車生產(chǎn)基地，形成了涵蓋氫燃料電池客車研發(fā)、制造、燃料供給等各環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。而作為國(guó)內(nèi)的前緣科技排頭兵的廣東省，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已具備了“制氫-儲(chǔ)氫-運(yùn)氫-加氫-氫氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)-整車示范運(yùn)行”全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)儲(chǔ)備和試點(diǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

　　可以看出，在氫能研究方面，我國(guó)高等院校和研究所也不甘落后，在氫能的應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)的福田氫能源客車也備受國(guó)外高校和領(lǐng)導(dǎo)人物青睞。

　　總體而言，國(guó)內(nèi)外氫能的研究和應(yīng)用雖然有所差異，但基本同步。氫能源的發(fā)展過(guò)程也是在穩(wěn)步提升，逐漸在新能源汽車上開(kāi)始嘗試應(yīng)用。或許不久將來(lái)將會(huì)有更多的新能源汽車搭載氫動(dòng)力。甚至有人認(rèn)為氫動(dòng)力將替代鋰電成為新一代的“能源之星”。

　　替代鋰電?道阻且長(zhǎng)!

　　既然氫能有如此多的優(yōu)勢(shì)，作為“能源之星”，為何遲遲不見(jiàn)在新能源汽車上大力推廣使用呢?

　　這與氫的特性密切相關(guān)。氫能源汽車上使用的氫能主要來(lái)源于工業(yè)制氫，將電能轉(zhuǎn)化為氫能源的氫能，在車上使用過(guò)程中，再將氫的化學(xué)能能轉(zhuǎn)化為電能。從整體的循環(huán)過(guò)程來(lái)看，氫能的轉(zhuǎn)換過(guò)程比鋰電的要長(zhǎng)，從電能轉(zhuǎn)為化學(xué)能，再轉(zhuǎn)化為電能，多重能源轉(zhuǎn)換的過(guò)程拉低了能量轉(zhuǎn)化率，因此在能源利用上，氫能未必比鋰電更節(jié)能。因此，小編認(rèn)為，在制氫方面，提高制氫的效率尤為關(guān)鍵。在生產(chǎn)方面，相同的電能條件下，制備更多的氫能，提高能量的轉(zhuǎn)化率;在應(yīng)用方面，提高氫能轉(zhuǎn)換電能的轉(zhuǎn)化率也尤為關(guān)鍵。

　　此外，儲(chǔ)氫遭遇技術(shù)瓶頸限制了氫能在新能源汽車中的發(fā)展。主要原因在于儲(chǔ)氫材料的研究一直未能取得實(shí)際性的進(jìn)展。這使得如何將高壓氫氣安全大量地儲(chǔ)存在有限的汽車空間內(nèi)、在震動(dòng)劇烈的車況或發(fā)生車禍時(shí)能承受外部沖擊不發(fā)生泄露、儲(chǔ)存罐的耐用壽命等問(wèn)題成了氫能一直遲遲未能在新能源汽車上得到推廣的重要原因。

　　除了氫能源自身特性限制和儲(chǔ)氫技術(shù)發(fā)展遇瓶頸之外，在應(yīng)用端，即新能源汽車使用上，氫能是否真有替代鋰電的可能性?替代鋰電后會(huì)產(chǎn)生什么問(wèn)題?

　　在新能源車上，燃料電池使用需要預(yù)熱，如果沒(méi)用搭載鋰電池作為車的啟動(dòng)動(dòng)力源，開(kāi)車前或許需要預(yù)熱5分鐘，對(duì)于習(xí)慣上車就走的人而言，這5分鐘顯得太漫長(zhǎng)了。所以，從這個(gè)角度講，氫能汽車少不了鋰電的應(yīng)用。豐田推出的mirai氫能源汽車采用電電混合的方式就是最好的例子。

　　從市場(chǎng)角度來(lái)看，替代鋰電仍有關(guān)鍵的產(chǎn)業(yè)問(wèn)題需要解決，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈非常龐大，上游的鋰電原材料企業(yè)、中游的鋰電制造企業(yè)和下游的新能源汽車企業(yè)，構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)鏈大部分都是以產(chǎn)業(yè)園的形式在國(guó)內(nèi)遍地開(kāi)花。替換鋰電，必然會(huì)牽一發(fā)而動(dòng)全身，以片帶面，引發(fā)下游和中游企業(yè)動(dòng)蕩。在產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展日益密切的背景下，氫能要想實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電產(chǎn)業(yè)的替代，道阻且長(zhǎng)。

　　總結(jié)

　　毫無(wú)疑問(wèn)，鋰電池發(fā)展將到瓶頸，現(xiàn)在主要工作都在電極上的改進(jìn)提高能量密度，不大可能成倍提高性能了。燃料電池的在實(shí)際應(yīng)用處于嘗試階段，未來(lái)潛力很大?；蛟S將來(lái)會(huì)有使用純氫能的汽車，但從鋰電新能源汽車的發(fā)展情況來(lái)看，氫能源汽車推廣使用仍需等待時(shí)日。目前而言，筆者并不看好氫能源在短時(shí)間能替代鋰電產(chǎn)業(yè)。