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“氫”云直上 新能源汽車產業或將迎來“氫”時代

近期,關于氫能的探討有些多,2019聯合國開發計劃署氫能產業大會、氫時代—2019氫能利用暨新能源汽車產業技術發展高峰論壇、第四屆國際氫能與燃料電池汽車大會,甚至山西也宣誓要從“煤都”完成到“氫都”的角色轉變……

透過這些熱點不難看出,氫能的應用將在未來幾年迎來爆發期,汽車行業無疑會是“主戰場”。

車企布局氫能源 豐田引領“未來”

眾所周知,今年全國“兩會”的政府工作報告里,增加了“推動充電、加氫等設施建設”的表述,這也是氫能源首次寫入政府工作報告,氫能源汽車一時成為市場關注的焦點。

其實,氫能源汽車的走紅并不偶然,用“名不轉經傳”形容它或許更為貼切。

2008年8月,福田歐輝氫燃料電池客車服務于北京奧運會;2010年10月,宇通在德國漢諾威國際商用車展展示第一代燃料電池客車;2014年4月,上海榮威展示出950氫燃料電池車;同年6月,東風在盤縣建立氫能源汽車改裝及研發生產示范基地;2017年11月,長城汽車宣布建立電驅車與燃料電池關鍵技術內部研發團隊;2019年5月,吉利在北京發布氫燃料電池公交客車F12;2019年8月,長安汽車在智博會上推出了CS75燃料電池版。

在布局氫能源的征程中,全球幾大汽車巨頭也不曾缺席。

一汽-大眾奧迪2016年就曾展示過一款h-tron quattro的氫燃料電池概念車,其董事長也表示,奧迪未來將更加重視氫燃料電池,投入更多的資金,人員和信心。寶馬更是宣布了將與豐田在氫燃料電池車領域進行合作,計劃在未來推出寶馬X5的氫燃料電池車型,2025年正式量產。在2019亞洲CES展期間,奔馳GLC F-CELL車型正式在國內亮相,作為奔馳首款氫燃料電池汽車,它的最大續航里程達到了437公里。

當然,發力氫燃料汽車的企業遠不止這些,我們不必一一列舉,不過有一家車企則不得不說,它就是豐田。

在11月5日開幕的第二屆中國國際進口博覽會上,豐田展臺以FC燃料電池技術為中心,帶來了Mirai以及Mirai Concept車型,以及應用Mirai上搭載的燃料電池堆、高壓儲氫罐等開發的FC卡車、FC拖車、FC叉車。此外,豐田還介紹了從氫的制取、運輸、儲存到使用等各環節相關實證實驗,展示了豐田在氫能源產業鏈發展中所取得的重要經驗成果。

其實早在1992年,豐田就已經投入到氫能源的研發中。1996年,豐田推出第一款燃料電池概念車FCHV-1。2014年12月,豐田Mirai在日本正式上市,氫燃料電池汽車商業化實現落地。相比鋰電池長達幾個小時的充電時間,氫燃料只需要將汽車內載的儲氫罐充滿,耗時不會超過5分鐘。另外官方報道,加滿氫的豐田Mirai續航超過500km,大大緩解了人們對于電動車續航的擔憂。

在剛剛結束的日本車展上,豐田發布了Mirai Concept,是即將于2020年底上市的第2代“Mirai”在研發階段的最終車型,它的問世將標志著氫燃料汽車的新階段。燃料電池系統性能的改善和儲氫能力的提高,將促使全新Mirai的續航里程提高30%。而且,新一代Mirai還基于豐田TNGA架構進行了重新設計,將敏捷性和駕駛性能與時尚優雅的外觀設計完美結合。

需要說明的是,“Mirai”在日語中的意思是未來,包含了“為了汽車、地球,以及子孫們的未來”的寓意。所以我們可以看到,除了Mirai,豐田也將氫燃料電池技術廣泛應用于大型巴士、卡車、拖車、叉車,以及家庭用氫燃料電池等各種產品和領域。

在推廣氫燃料汽車方面,豐田也不余遺力,而贊助奧運絕對是“四兩撥千斤”的高明策略。在2020東京奧運會上,豐田計劃提供100輛氫燃料電池巴士,在各個場館之間接送游客,還將提供500輛Mirai轎車,用于在東京奧運會場館之間運送官員。這無疑也是豐田為服務北京2022年冬奧會的一次練兵。

有理由相信,豐田通過贊助全世界名氣最大、規模最大,影響力最大的體育盛會,把不僅僅是Mirai,還有更多的氫燃料汽車帶進人們的視野。

氫能源基因優良 發力氫燃料汽車大有可為

所謂氫燃料汽車,就是指搭載著能讓氫氣和氧氣進行化學反應并產生電能的燃料電池堆,依靠電動機驅動的汽車。

稍微對化學常識有了解的人都知道,氫氣和氧氣的化學反應只生成水,并沒有其他有害物質。另一層面,氫能源除了可以直接利用工業副產氫之外,還可以通過可再生能源以及污水污泥、家畜糞便等眾多途徑制取。其實,“棄電”也是獲取氫能源的一大渠道,由于電力過剩或輸電通道限制等原因,僅2018年,我國共產生“棄電”約1023億千瓦時,粗略計算可制氫200萬噸,可供300萬輛氫燃料汽車行駛1年。

目前,豐田集團的豐田通商正致力于太陽能、風力發電的水電解制氫、下水污泥的氫制造技術的研發和示范運行工作,相信更多的利好消息正在路上。

也正因為氫能源是優秀的清潔可再生能源,能夠與電能實現高效的相互轉換,被業界專家視為最具前景的能源之一。

當然也有人質疑氫燃料汽車的安全性問題,其實,氫燃料電池相比較鋰電池更安全。以Mirai為例,它儲存壓縮氫氣的儲氫罐,采用了多種特殊新材料制作而成,包括炭纖維材料,經受了時速80km的追尾碰撞測試,盡管汽車受損明顯,但儲氫罐卻毫發無傷。其次,豐田為儲氫罐設計了特殊的氣缸閥,它由一種易溶材料制成,當一定情況下車輛著火時,閥門將感應到溫度自行開啟,強制性排除氫氣,很好地避免了儲氫罐因受熱導致罐內氣壓升高,突破儲氫罐承受的極限而引起爆炸情況。第三,即便氫燃料汽車排出的氫氣遭遇明火,也將向車輛側后方排出,儲氫罐的氣口閥門為止逆設計,火焰并不會逆流進入氣缸,缸內剩余燃料也相對安全。

也基于氫能源的強大基因,以Mirai為代表的氫燃料汽車呈現出以下幾大優點:

環保。氫能源汽車的動力原理就是車載氫氣與空氣產生反應生成動能,而氫氣與氧氣生成的是水。也就是說,氫能源汽車排放的不是尾氣,而是一杯水,絕對的“零排放”。甚至通過它的空氣凈化功能,去除吸入空氣中的PM物質,使排放出來的空氣更清潔,達到“負排放”的效果。

便捷。氫能源汽車上有兩個儲氫罐,只要3分鐘時間,就可以充滿氣,續航600公里左右。而第二代Mirai的續航將在這基礎上再增加30%。

省錢。據目前日本氫氣的價格,如果汽車加滿氣的話,需要4600日元,相當于280元人民幣,比汽油的價格還便宜。如果氫燃料汽車和加氣站得到普及的話,氫氣價格還要便宜。

抗凍。2014豐田下線的第一輛氫能源汽車,就開始在北美地區,以及零下40度的北海道最北端的嚴寒城市進行試驗性運營,它都無懼嚴寒,暢行無阻。

創新。氫燃料汽車作為一個移動電源,當發生停電問題時,它的后備箱有個電源連接口,可以將車載的電源連接到家庭電源中,保證一戶家庭一個星期的用電所需。

開放專利促進合作 豐田力促環保車輛普及

為推動環保車輛普及的環保效應,今年4月豐田做了一項決定:無償提供約23740件關于汽車電動化技術的使用專利,其中包括電機約2590項,PCU(控制器)約2020項,發動機、變速驅動橋約1320項,系統控制約7550項,以及氫燃料汽車相關的專利,FC電池約2840項,高壓儲氫罐約680項,系統控制約4540項。

其實這并不是豐田第一次開放專利了。2015年1月,豐田在當年的“國際消費電子展”開幕前夕,就曾宣布開放氫燃料電池技術專利使用權,開放的專利數量為5680項,其中包括了豐田氫燃料電池車型Mirai的1970項技術。

“為新能源車普及做貢獻”這件事上,豐田顯然是希望貢獻更多的力量。

所以,豐田在2019年又全面開啟了和我國城市、企業和相關機構等技術合作模式。

2019年4月,豐田作為中國零部件供應商,首次與北汽福田、北京億華通合作,向福田大巴提供FC組件;同月,豐田與清華大學成立“清華大學-豐田聯合研究院”,重點針對氫能源等領域進行研究;7月份,豐田開始和一汽股份、上海重塑、蘇州金龍合作,向一汽和蘇州金龍生產的大巴提供FC組件;9月份,豐田發表了與一汽集團、廣汽集團在電動化領域的戰略合作。

這樣的合作模式對豐田來說是駕輕就熟。資料顯示,為了推動日本氫燃料電池的快速發展,豐田在2018年聯合日產、本田等11家公司成立了“日本加氫站網絡公司”,進一步完善加氫站的體系化建設。而這次,豐田將目光轉向了“最重要市場”——中國。

其實,發展氫能及燃料電池汽車已成為全球共識。只不過我國正在推進能源結構變革,氫能的開發和應用就顯得尤為難能可貴了。

可喜的是,我國在氫能和燃料電池產業已初具規模。在第四屆國際氫能與燃料電池汽車大會,聯合國開發計劃署專家表示,“當前中國的氫能和燃料電池產業已經形成了覆蓋四大產業集群,擁有超過33家上市公司,以及40家汽車制造商的格局。”

顯然,豐田的戰略與中國產業規劃不謀而合,豐田多年研發的氫燃料電池技術也將推動整個產業的發展。

盡管我國在氫能發展上還面臨著諸如“關鍵材料和核心技術標準亟需突破”等瓶頸,誰又能否認我們已迎來“天時地利人和”的發展契機呢?新能源汽車產業的“氫”時代,或許真的不遠了。

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