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氢燃料动力电池汽车那么好,缘何迟迟无法推广?

钜大LARGE  |  点击量:1483次  |  2020年05月01日  

氢燃料动力电池确实好,优点要多少有多少,但不得不承认,目前氢燃料动力电池本身还有很多问题还是无法克服的。而这些都是制约氢燃料动力电池汽车还没有推广的根本原因。


一方面,氢燃料动力电池车昂贵的造价就是巨大障碍。因为使氢燃料动力电池持续稳定地发生电化学反应是要催化剂的,可这个催化剂偏偏不是什么铜铁锌等便宜货,而是金属铂,也就是俗称为白金或者铂金的贵金属,这就瞬间提高了本身的造车成本。


另一方面,氢燃料动力电池的成本只是综合成本其中“小小的一部分”,其配套的基础建设才是最“烧钱”的,因为加氢站的投资是和普通加油站乃至充电站的投资是不可比拟的。据悉,加氢站的基础设施重要包括氢压缩机、蓄压器、冷冻机等,仅购置这些设备在目前大约要5亿日元(约合人民币2500万)的投资,还不算地价、施工建设投资和后期运营的费用。一个加氢站的建设和运行成本要上千万美元,可是大街上跑得氢燃料汽车又有多少呢?


除了庞大的综合成本之外,氢气的制造和储存成本也是一大问题。目前制氢方法重要是甲烷水蒸汽转化法。这也是目前来讲最成熟、成本最合理的氢气制备方法。但问题是,在甲烷水蒸汽制备过程中,甲烷的逸出量超乎了人们的预期,高达7%,而甲烷的温室效应是臭名昭著的二氧化碳的86倍,这样还有谁敢说氢能源100%环保!


至于储存就更难了,与传统的汽柴油燃料不相同,氢气的存储成本高得多。氢气是非常特别的元素,说白了,氢气化学性质太活泼了,又是超低温,又是超高压,在运输和储存环节有各种的麻烦。这也直接导致氢能源运输和储存的成本非常的高。


《我国氢能源及燃料动力电池产业白皮书》称,预计到2050年,氢能在我国能源体系中的占比约为10%,氢气需求量接近6000万吨,年经济产值超过10万亿元。


作为全国首个投入商业运行的加氢站,佛山南海瑞晖加氢站见证了我国氢燃料动力电池汽车产业的快速发展,该站如今每天的氢气加注量已经超过300公斤,几乎实现满负荷运行。不过,该站重要负责人李参成向记者表示,过高的氢气成本正在制约这个产业的发展。


目前,国内氢燃料动力电池汽车每跑100公里所消耗的燃料费用,大约是柴油车的1.5倍、汽油车的3倍还多。有佛山氢燃料动力电池公交车司机向记者反映,按照目前的氢气销售价格,假如没有政府财政补贴,那么其所在的公交车集团一定会亏损。


所谓的氢燃料动力电池汽车,其实就是用氢发电,然后再以电力驱动车辆。而氢燃料动力电池确实有很多优点,氢是地球上最广泛存在的元素之一,获取氢的途径也是多种多样,比如各种工业生产中都会出现大量氢气;更重要的是,燃料动力电池对环境排放完全无污染,因为它工作时的唯一排放就是H2O,也就是水。假如催化装置足够干净的话,这些水甚至是可以饮用的,或者灌溉花花草草也行。


其次,从便捷性、功能性方面来看,和普通汽油车相比,氢燃料动力电池汽车已经做到有过之而无不及。比较起新能源电动汽车,氢燃料汽车在充能时间上有明显优势,电动汽车快充要半个小时,而氢能源车加氢只要3分钟。这对如今续航里程和充电技术仍是硬伤的普通电动汽车来说,简直是太完美了。


假如政策补贴不断下坡,甚至“断奶”,业内普遍担心的是,正在高歌猛进的氢燃料动力电池汽车未来还能够跑多远。在八月三十一日举办的“2019我国汽车产业发展(泰达)国际论坛”开幕式上,财政部经济建设司一级巡视员宋秋玲直言:“基于氢气的能源管理体系尚未建立等原因,目前尚不具备大规模推广应用燃料动力电池汽车的条件。”


氢价高企


随着世界对能源安全和节能减排的重视程度越来越高,集零排放、续航长、加氢快等优势于一体的氢燃料动力电池汽车,被视为新能源汽车的终极发展方向。


2019年六月,我国氢能联盟组织30多家成员单位编制完成的《我国氢能源及燃料动力电池产业白皮书》称,氢能将成为我国未来能源体系的重要组成部分,预计到2050年,氢能在我国能源体系中的占比约为10%,氢气需求量接近6000万吨,年经济产值超过10万亿元。


在我国,氢能的应用场景重要有三种:传统石油化工生产的原材料、可再生能源储能发电、氢燃料动力电池汽车产业。


作为全球第一大产氢国,我国发展氢能与燃料动力电池汽车产业具有天然的优势。我国氢能联盟称,氢能与燃料动力电池将是继煤和蒸汽机、石油和内燃机之后的第三代重要车用能源动力组合,产业发展前景广阔。


氢气虽然来源丰富广泛,但要低成本地大量制取并不容易。


目前获取氢气的方法,重要是将存在于天然或合成的化合物中的氢元素,通过化学过程转化为氢气。根据氢气的原料不同,制氢方法可以分为非再生制氢和可再生制氢两种,前者的原料是化石燃料,后者的原料是水或可再生物质。


我国的制氢方法,重要有煤制氢、天然气制氢、石油制氢、工业副产气制氢和电解水制氢等五种技术路线。其中,煤制氢、天然气制氢、石油制氢统称“化石能源制氢”或者“化石燃料制氢”。


国家能源集团是电力央企中进军氢能与燃料动力电池产业的急先锋,记者从该集团获得的一份研究报告显示,当前,世界上至少有90%的氢气来自化石能源。


相对而言,化石能源制氢技术最为成熟、成本最低,但存在很大的厂排放,并且制成的氢气要脱硫、脱硝,从而抬高了成本,并非长久的制氢方法。


电解水制氢因为具有资源与环保的双重可持续性,而被认为是未来氢气制取的发展方向之一。这种技术路线的原理是,在电解质水溶液中通入电流,把水电解后出现氢气。


“现在做的氢能示范项目还是用化石能源制氢,但是到了真正要发展这个产业的时候,还是要用可再生能源(发出的电力来)制氢。”我国科学院院士李灿在今年年初表示,“否则从源头上来说制氢技术是不可持续的。”


记者在调查中发现,国内一些地方已经开始布局可再生能源电解水制氢产业。比如,吉林省2019年公布的《白城市新能源与氢能产业发展规划》称,力争到2035年,风电装机2000万千瓦、光伏装机1500万千瓦,年生产氢气能力达到百万吨级,产值近2000亿元。这是目前国内首个由地方政府主导的可再生能源制氢发展规划,以此来“打造‘我国北方氢谷’”。


在今年的白城市新能源和氢能产业发展新闻公布会上,白城市市长李明伟宣称:“白城是全国首批千万千瓦风电基地、唯一的风电本地消纳示范区。随着建设成本的不断降低、发电效率的不断提高,完全可以为制氢供应充足的低成本电力。


“制氢可以采取化石能源制氢和可再生能源制氢两种技术路线相结合。”低碳清洁能源研究院氢能技术开发部经理何广利在接受记者采访时说,“首先,通过化石能源制氢把氢燃电池汽车产业的基础打好,然后再用可再生能源制氢,慢慢实现过渡。”他认为,这是一种获取氢气和降低制氢成本的好办法。


不过,记者调查发现,目前不管哪一种取氢办法,在成本上,都难以支撑我国氢燃料动力电池汽车的长远发展。


李参成向记者介绍,南海瑞晖加氢站的氢气重要来自广州南沙,这些氢气进入加氢站的价格在40元/公斤,其中运输成本在5~10元/公斤。


另外,上海浦江特种气体有限公司总经理刘炜炜不久前向媒体介绍,氢气成本,目前简单来说就是三个“10”:即原料费用10元/公斤,提纯、压缩费用(视气源种类及压缩的压力所定)10元/公斤,运输费用10元/公斤;加上一定利润,进入加氢站的价格是40元/公斤。


所谓的原料费用,指的是制氢原料成本(比如煤制氢);提纯指的是通过提高氢气的纯度以满足氢燃料动力电池的要求;压缩则是指将氢气从气源压缩到氢气运输器。


记者在采访中了解到,目前,包括南海瑞晖加氢站在内的全国20余座加氢站,氢气销售价格普遍在60元/公斤以上。如此高的价格,以一辆常规的氢燃料动力电池物流车来说,每跑百公里所耗氢量大约3公斤,所需费用至少180元/百公里。


作为比较,柴油车每百公里耗油约18升,所需费用在110元左右。同样,汽油车的百公里油耗成本通常不到柴油车的一半。


降成本乏术


化石能源制氢,是目前多种制氢技术中成本最低、技术最成熟的一种。而在化石能源制氢技术中,成本最低的则是煤制氢。“煤制氢不仅成本低,而且目前国内的制氢规模非常大。”我国工程院院士顾大钊曾在2018年公开表示,“据估算,仅国家能源集团每年制氢能力就可以驱动4000万辆小轿车。”


记者从我国标准化研究院和全国氢能标准化技术委员会联合组织编著的《我国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2018)》中发现,煤制氢最低成本依然超过10.5元/公斤,最高成本超过17元/公斤。


与化石能源制氢相比,电解水制氢成本更高。根据上述《我国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2018)》,记者发现,假如采用一般工业用电制


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