本篇文章，我們將回顧氫燃料電池電動(dòng)汽車作為一種新的替代品的出現(xiàn)和現(xiàn)狀。

 

 

【1】為什么一定要發(fā)展氫燃料電池汽車？

 

在氫能汽車中，氫燃料電池電動(dòng)汽車是目前的主流。雖然它的市場(chǎng)份額仍然很小，但它與純電動(dòng)汽車一起被公認(rèn)為未來的動(dòng)力源，因?yàn)樗耆珶o(wú)污染。2021年1-7月，氫燃料電池電動(dòng)汽車銷量同比增長(zhǎng)109.1%，達(dá)到300輛，同比增長(zhǎng)一倍。增長(zhǎng)率可能沒有意義，因?yàn)殇N售的絕對(duì)數(shù)量很小。按公司劃分，現(xiàn)代汽車 5,300 輛，豐田有 4,100 輛，本田有 200 輛。現(xiàn)代同期增長(zhǎng)44%，而豐田則因二代Mirai的新車效應(yīng)而增長(zhǎng)786%。市場(chǎng)份額方面，現(xiàn)代汽車占51.2%，豐田占40.1%，本田占1.6%。

 

然而，隨著向碳中和方向的發(fā)展，氫燃料電池作為與電力一起的新替代品正在引起人們的關(guān)注。

 

根據(jù)弗若斯特沙利文最近的“綠色氫發(fā)電對(duì)全球電力行業(yè)增長(zhǎng)機(jī)會(huì)的分析”，全球綠色氫產(chǎn)量在 2019 年記錄為 40,000 噸，到 2030 年將以復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR） 57%的速度增長(zhǎng)到 570 萬(wàn)噸。特別是在工業(yè)、商業(yè)、運(yùn)輸和電力部門，各國(guó)減少對(duì)基于化石燃料的系統(tǒng)的依賴，并增加對(duì)低碳替代技術(shù)的投資，包括氫。

 

 

在某些領(lǐng)域，例如交通和電力，僅靠電氣化很難實(shí)現(xiàn)完全脫碳。為了解決這個(gè)問題，通過可再生能源和風(fēng)能和太陽(yáng)能的電解產(chǎn)生的綠色氫正在引起人們的關(guān)注。目前，綠色氫氣占?xì)錃饪偖a(chǎn)量的比例不到 1%。然而，預(yù)計(jì)未來 20 年全球?qū)G色氫和相關(guān)應(yīng)用的需求將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

 

在過去的五年中，人們對(duì)利用綠色氫作為低碳或零碳能源載體的興趣不斷增長(zhǎng)。許多政府，包括英國(guó)、德國(guó)、日本和新加坡，已經(jīng)開始認(rèn)識(shí)到綠色氫經(jīng)濟(jì)是解決碳排放、能源安全和氣候變化問題的替代方案。德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)和澳大利亞的技術(shù)研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)在多個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域投資了與綠色氫生產(chǎn)、儲(chǔ)存、分配和應(yīng)用相關(guān)的試點(diǎn)項(xiàng)目和示范項(xiàng)目。如果要實(shí)現(xiàn)綠色氫經(jīng)濟(jì)，就需要降低與綠色氫生產(chǎn)相關(guān)的成本的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)解決方案，同時(shí)還需要一個(gè)決定性的監(jiān)管框架來促進(jìn)對(duì)該行業(yè)的投資并支持研發(fā)。

 

 

【2】氫燃料電動(dòng)汽車的各種試驗(yàn)

 

所有的技術(shù)都是第一次以想法的形式出現(xiàn)，經(jīng)歷起起落落。IBM 于 80 年代首次提出智能手機(jī)的構(gòu)想，但直到 2009 年才真正作為產(chǎn)品完成。

 

在汽車中使用氫氣的努力始于 1839 年英國(guó)威廉·羅伯特·格羅夫教授制造的“格羅夫電池”。并將其應(yīng)用于概念車可以說是在 1954 年。1966年，通用在該車型的基礎(chǔ)上，在六座面包車的基礎(chǔ)上加裝了六個(gè)氫氣罐，可以說是一個(gè)開端。然后，在 1978 年，寶馬開始在使用內(nèi)燃機(jī)的同時(shí)研究氫作為燃料。

 

而2000年通用的項(xiàng)目概念出現(xiàn)，2001年開發(fā)出基于歐寶賽飛利（參數(shù)丨圖片）的Hydrogen 1。作為這些努力的結(jié)果2002 年通用汽車以 PNGV（Next Ge 合作伙伴關(guān)系）的名義推出燃料電池汽車時(shí)，開始了全面的討論，其中美國(guó)希望國(guó)家、工業(yè)和學(xué)術(shù)界聯(lián)合起來迎接在氫能時(shí)代，它推出了一款名為Hi-Wire的概念車，應(yīng)用了電池系統(tǒng)和雙線系統(tǒng)。

 

 

我記得 2003 年在日本用 Hydrogen 3 測(cè)試這款概念車，為世界各地的汽車媒體試駕。Hydrogen 3 也由運(yùn)輸公司 FedEx 直接測(cè)試和運(yùn)營(yíng)。

 

通用汽車曾預(yù)計(jì)，到 2010 年，燃料電池電動(dòng)汽車一次充電可行駛 300 至 350 英里，使用壽命為 150,000 英里。當(dāng)然，它能夠在5分鐘內(nèi)充滿電，而且油箱也不能比現(xiàn)在的油箱占據(jù)更多的空間。

 

通用汽車直到2007年還進(jìn)行了一個(gè)汽車項(xiàng)目，展示了100輛氫燃料電池電動(dòng)汽車。然而，該項(xiàng)目因通用汽車于 2008 年破產(chǎn)而停止。

 

 

【3】氫燃料電池電動(dòng)汽車的現(xiàn)狀

 

目前，在全球汽車制造商中，開發(fā)或生產(chǎn)燃料電池電動(dòng)汽車的公司主要是現(xiàn)代汽車集團(tuán)與豐田、梅賽德斯-奔馳和沃爾沃的合資企業(yè)。

 

其中最先起步的奔馳，以一款名為NECAR的概念車起步，以一款名為B-Class Fuel Cell的車型進(jìn)行了廣泛的推廣。梅賽德斯-奔馳已經(jīng)在各種車型中引入了配備燃料電池的車型，例如 A、B 級(jí)、客車和跑車。其中以1999年在四人座A級(jí)車上搭載燃料電池的NECAR4最為完整。2017年開發(fā)GLC F-Cell，2018年開發(fā)出可同時(shí)使用外置充電電池和氫燃料電池的氫插電式混合動(dòng)力汽車。現(xiàn)在，與沃爾沃及其合資公司CellCentric合作，專注于大型商用車，同時(shí)也在開發(fā)城市客車。

 

 

豐田于 2002 年開始試運(yùn)行氫燃料電池電動(dòng)汽車，2009 年宣布將推出氫燃料電池電動(dòng)汽車，2015 年將其價(jià)格降至 50,000 美元。目前，第二代Mirai的美國(guó)市場(chǎng)價(jià)格在57,000美元至74,000美元之間。與之前的水平相比，有可能將用于涂層的鉑金用量從 2000 年代中期的 100,000 美元減少到 30%。當(dāng)時(shí)，豐田將環(huán)保汽車分為三類：城市用緊湊型電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車和氫燃料電池電動(dòng)汽車。

 

豐田的氫燃料電池電動(dòng)汽車以FCHV-adv為代表。2008 年，F(xiàn)CHV-adv 單次充電可行駛 830 公里，并以租賃形式提供給公共機(jī)構(gòu)。據(jù)豐田稱，F(xiàn)CHV-adv 的鎳金屬電池即使在負(fù) 30 攝氏度下也能可靠工作。豐田和本田于 2002 年 12 月開始試運(yùn)行氫動(dòng)力汽車。豐田的商用車型Mirai已經(jīng)發(fā)展到第二代，還開發(fā)了船舶燃料電池系統(tǒng)，并正在進(jìn)行示范實(shí)驗(yàn)。看到中國(guó)市場(chǎng)的潛力，他與五家中國(guó)公司在北京成立了聯(lián)合燃料電池系統(tǒng)研發(fā)公司，為商用車開發(fā)氫燃料電池解決方案。豐田的燃料電池系統(tǒng)也提供給寶馬，并試圖通過在歐洲建立燃料電池業(yè)務(wù)集團(tuán)來擴(kuò)大市場(chǎng)。

 

 

本田還與豐田同時(shí)開發(fā)了燃料電池電動(dòng)汽車。本田的 FCX Clarity 于 200 年開發(fā)，2013 年從最初的生產(chǎn)成本 100 萬(wàn)美元降至 12 萬(wàn)美元。本田于2008年6月開始生產(chǎn)，同年下半年開始在美國(guó)和日本進(jìn)行租賃銷售。作為租賃出售給一般客戶的第一輛燃料電池汽車是 2005 年發(fā)布的第一輛 FCX。2010 年，美國(guó)租賃了 50 臺(tái)，全球租賃了 200 臺(tái)。當(dāng)時(shí)，本田宣布將于 2015 年向公眾發(fā)售。

 

2013年，本田宣布參與由美國(guó)能源署牽頭，豐田、戴姆勒、現(xiàn)代和日產(chǎn)參與的名為H2USA的美國(guó)燃料電池項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)，所有參加H2USA的廠商都宣布計(jì)劃在2015年左右發(fā)布燃料電池汽車。當(dāng)時(shí)，本田率先開始租賃銷售FCX Clarity的燃料電池汽車，而現(xiàn)代則是世界上第一個(gè)擁有量產(chǎn)系統(tǒng)的汽車。

 

 

現(xiàn)代汽車于 1998 年開始開發(fā)燃料電池汽車。最初，制造車輛的成本達(dá)到了 25 億韓元。歐洲制造商通常與專業(yè)公司合作開發(fā)系統(tǒng)，而本田和豐田則開發(fā)自己的系統(tǒng)。現(xiàn)代屬于后者。系統(tǒng)自主研發(fā)，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到95%。尤其是可以說是核心的電堆和逆變器的自主研發(fā)脫穎而出。120多家韓國(guó)零部件企業(yè)參與了途勝ix氫燃料電池汽車的研發(fā)。

 

2013年，Tucson iX作為全球首款量產(chǎn)燃料電池電動(dòng)車以2085萬(wàn)韓元的價(jià)格推出，2014年開始在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷售。2018年，推出全球首款量產(chǎn)燃料電池電動(dòng)汽車Nexo。單次充電續(xù)航里程為609公里，超過了此前580公里的目標(biāo)，是迄今為止全球市場(chǎng)推出的氫電動(dòng)汽車中行駛距離最長(zhǎng)的。通過提高儲(chǔ)氫罐的儲(chǔ)氫密度和存儲(chǔ)容量，可以使用比以前更多的氫氣。

 

 

通過這一點(diǎn)，它實(shí)現(xiàn)了世界上最長(zhǎng)的續(xù)航里程，不到 5 分鐘的短充電時(shí)間，續(xù)航里程比之前的第一代途勝氫動(dòng)力電動(dòng)汽車（續(xù)航里程 415km，韓國(guó)產(chǎn)）提高了約 40%。Nexo 在美國(guó)的市場(chǎng)價(jià)格約為 63,000 美元。現(xiàn)代汽車公司也在推動(dòng)船舶氫燃料電池系統(tǒng)的商業(yè)化。

 

特別是現(xiàn)代汽車集團(tuán)正在采取最積極的措施，例如增加 捷尼賽思品牌和商用車的氫燃料電池陣容。現(xiàn)代汽車強(qiáng)調(diào)，作為燃料電池電動(dòng)汽車核心的電堆價(jià)格比20年前下降了2%，耐久性從3萬(wàn)公里提高到16萬(wàn)公里。最終，現(xiàn)代表示目標(biāo)是行駛 50 萬(wàn)至 100 萬(wàn)公里，并且已經(jīng)準(zhǔn)備好可以對(duì)碳中和發(fā)揮最重要作用的條件。

 

 

此外，捷豹正在開發(fā)Defender的燃料電池電動(dòng)版。

 

同時(shí)，配備二次電池的混合動(dòng)力燃料電池汽車的運(yùn)動(dòng)主要由法國(guó)公司進(jìn)行。去年夏天，雷諾成立了一家新的合資企業(yè) Hivia，將在年內(nèi)推出一款新的商用燃料電池電動(dòng)汽車。雷諾已經(jīng)在擴(kuò)展將燃料電池系統(tǒng)集成到輕型商用車 Kangu Z.E 和 Master Z.E. 的氫混合動(dòng)力車型。雷諾一直在制造一種基于現(xiàn)有電池電動(dòng)汽車集成氫燃料電池系統(tǒng)的車型。

 

Stellantis 集團(tuán)也推出了燃料電池電動(dòng)汽車。繼歐寶 Vivaro 和標(biāo)致 e Expert 貨車的燃料電池版本之后，雪鐵龍又推出了 Jumpy Hydrogen。從技術(shù)上講，它們都是帶有二次電池的混合燃料電池電動(dòng)汽車。

 

 

在中國(guó)企業(yè)中，上海汽車集團(tuán)宣布將推出燃料電池電動(dòng)汽車，到2025年銷量將超過1萬(wàn)輛。北京汽車還宣布了到2023年銷售4,000輛氫燃料電池汽車和到2025年銷售15,000輛的目標(biāo)。長(zhǎng)城汽車去年春天還宣布，將投資30億元人民幣用于氫燃料電池的研發(fā)。

 

中國(guó)政府已經(jīng)將氫燃料電池電動(dòng)汽車與鋰離子電池電動(dòng)汽車一起確立為新能源汽車的重要技術(shù)基礎(chǔ)。純電動(dòng)汽車適用于在城市中短距離行駛的乘用車，氫燃料電池電動(dòng)汽車適用于需要長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)目蛙嚒⒖ㄜ嚨壬逃密嚕梢曰パa(bǔ)發(fā)展。

 

中國(guó)工信部也在會(huì)同有關(guān)部門開展氫燃料電池電動(dòng)汽車試點(diǎn)，推動(dòng)我國(guó)氫能源和燃料電池電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。