2019年上海車展已經(jīng)過去了，我們發(fā)現(xiàn)各車企展臺上關(guān)注新能源車型的人越來越多。不過我們也發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)象，除了越來越多純電動車型的出現(xiàn)，同時還處于趨勢狀態(tài)的氫能源車型，在本屆上海車展上也越來越多的嶄露頭角。其中像格羅夫、東風(fēng)風(fēng)神、眾泰、上汽大通等車企均帶來了自己的氫能源車型。
■ 鋰離子電池初遇瓶頸，氫能源將是下一個風(fēng)口
雖然現(xiàn)在氫能源車型僅僅是普及在商用車上，且市場占有率也不是很高。但不得不說，鋰離子電池的物理化學(xué)瓶頸已經(jīng)顯現(xiàn)，氫能源是目前眾多車企認(rèn)為的下一代能源趨勢。
對于氫能源車型政府也在不斷加強(qiáng)氫能源的發(fā)展趨勢，此前在今年兩會期間，氫燃料電池就已經(jīng)成為了車企代表們不斷熱議的話題，而且“推動充電、加氫等設(shè)施建設(shè)”還被寫入了《政府工作報告》。
說到氫燃料電池汽車并不是什么新鮮玩意，日韓車企早已將乘用車級別的量產(chǎn)車型推向市場。但對國內(nèi)來說氫燃料電池汽車更多的應(yīng)用在商用車上，例如貨車，客車等。而在今年的上海車展上我們看到的更多的是乘用車級別的氫燃料電池車型。
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表示，2018年我國氫燃料電池汽車銷量1527輛，其中1418輛為客車，而109輛為貨車，并沒有任何乘用車身影出現(xiàn)。
■ 什么吸引了車企發(fā)展氫燃料電池車
電動車無論從綜合續(xù)航、電池密度、充電技術(shù)等方面都已經(jīng)相對成熟且呈現(xiàn)技術(shù)上升態(tài)勢，但是從鋰離子電池的物理化學(xué)方面來看，電池密度的瓶頸已經(jīng)有些顯現(xiàn)，尤其像磷酸鐵鋰電池對于電池密度問題已經(jīng)遇到了瓶頸。
而在用車習(xí)慣上來看，并沒有跟電動車不斷成熟的技術(shù)成正比，依然還是有不少消費(fèi)者對于電動車充電時長、冬季續(xù)航縮短等方面產(chǎn)生疑慮。
為什么說眾車企都相中了氫燃料電池車這塊肥肉了呢？主要原因在于其在續(xù)航、加氫、便捷性方面都與燃油車相似，所以相比純電動車型來說氫燃料電池車的優(yōu)勢更為明顯。
1.補(bǔ)能時間
純電動車目前對于快充技術(shù)已經(jīng)可以做到半個小時從30%電量充至80%，但價格較貴且充滿時間要在1.5個小時左右。而慢充雖然價格便宜，但充電時間多則20-30個小時，少則8-9個小時。
此時，氫燃料電池車在補(bǔ)能方面的優(yōu)勢就尤為凸顯了，前往加氫站加注氫氣也只需要3-5分鐘即可完成，和燃油車加油沒太多區(qū)別。不過目前國內(nèi)也有可插電可加氫車型，此類車型充電時間與純電動車型的充電時間相同。
2.續(xù)航里程
電動車躲不開的話題就是綜合續(xù)航里程，進(jìn)入2019年電動車的綜合續(xù)航已經(jīng)邁入500公里的門檻，但受限于鋰離子電池的物理特性，進(jìn)入冬季續(xù)航將會有比較明顯的縮減。
而氫燃料電池車在技術(shù)層面與純電動車有所不同，所以并不會受到氣溫的影響，其續(xù)航更接近于燃油車的表現(xiàn)。目前國內(nèi)的氫燃料電池車的綜合續(xù)航里程一般在 500-600 公里左右，較為適合用作長途行駛，這就不難看出現(xiàn)在的氫燃料電池車中大客車的占比居多，但長途行駛的前提是要有充足加氫站。
3.能量密度
氫氣是目前地球上已知能量密度最高的元素之一，且在地球上的儲能巨大，所以氫燃料電池在能量密度上存在先天的優(yōu)勢。它的熱值高達(dá)142千焦/克，而汽油的熱值是44.3千焦/克，二者相差3倍之多。另外，氫燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率可在50%-60%以上，未來通過不斷的技術(shù)迭代，理論上轉(zhuǎn)化率可達(dá)到100%，電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)化效率在90%以上。
4.補(bǔ)貼政策
2019年純電動車和插電式混合動力車型在補(bǔ)貼方面已經(jīng)開始走下坡路，不僅降低了國家補(bǔ)貼同時還將完全取消地方補(bǔ)貼的優(yōu)勢，這就讓一些車型打著便宜的旗號而生，卻在青壯年時期價格不再親民。
相比之下，氫燃料電池車的補(bǔ)貼政策，我們了解到的資料顯示氫燃料電池車目前并沒有補(bǔ)貼退坡跡象。反而在補(bǔ)貼方面氫燃料電池還不限制地方補(bǔ)貼比例上限，國家將持續(xù)支持燃料電池汽車的發(fā)展。
■ 日韓技術(shù)領(lǐng)先，分為兩個流派
目前日韓車企的氫燃料電池技術(shù)較為領(lǐng)先，此前像寶馬、奧迪等車企也曾研發(fā)過氫燃料電池車型，但最終均以停止研發(fā)告終。而日韓的氫燃料電池技術(shù)也分為兩個流派豐田Mirai以及現(xiàn)代ix35 FCV，下面來看看日本和韓國車企在氫燃料電池技術(shù)上有何區(qū)別。
1.現(xiàn)代ix35 FCV
提到日韓的氫燃料電池車，肯定首先會想到豐田Mirai，但如果仔細(xì)翻閱資料會發(fā)現(xiàn)，氫燃料電池乘用車最早是由韓國現(xiàn)代在2013年推出的ix35 FCV，其使用ix35燃油版進(jìn)行改裝，當(dāng)時該車售價高達(dá)85.5萬元人民幣，分別在韓國和美國進(jìn)行銷售，而且在美國加州還以租賃的形式出現(xiàn)。
車身結(jié)構(gòu)方面，ix35 FCV在車身前部放置了燃料電池堆棧以及驅(qū)動電機(jī)，中部為動力電池以及逆變器，兩個儲氫罐分別為一大一小放置在車輛尾部，儲氫罐由凱夫拉和鋁材制成，由于體積過大所以對于后備箱的空間侵占較大。ix35 FCV的儲氫罐最高可以承受70Mpa的壓力，兩個儲氫罐可存儲5.64公斤液態(tài)氫氣。
這輛車的運(yùn)作方式簡單來說，將氫氣輸送到燃料電池堆棧與氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，所產(chǎn)生的電能輸送給動力電池，其搭載了一塊24千瓦時的電池組，之后動力電池輸出高壓電給驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動車輛行駛。
2.豐田Mirai
豐田Mirai氫燃料電池車于2015年推出，相比現(xiàn)在ix35 FCV晚了2年但卻采用了更為先進(jìn)的技術(shù)。其外觀有些卡羅拉的影子，該車享受日本補(bǔ)貼后售價500萬日元（折合人民幣26.5萬元），但該車并不會進(jìn)口到中國銷售。
豐田Mirai的技術(shù)與現(xiàn)代ix35 FCV完全不同，它是在燃料電池堆棧中產(chǎn)生電能后，直接將電能傳送給車輛前部一臺最大功率113千瓦，最大扭矩335牛·米的驅(qū)動電機(jī)，后備箱布置的儲能電池用來收集燃料電池中多余的電能，與目前的混動車型有些類似。該車儲氫罐采用的是碳纖維材料+凱夫拉制造而成，最大可承受70Mpa的壓力。
通過詢問某車企氫燃料電池車工程師表示，現(xiàn)代的這套運(yùn)作方式是最簡單實(shí)現(xiàn)的，也是將來很有可能在國內(nèi)量產(chǎn)的一種方案。由于目前純電動車的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，只需要將該套方案中氫能源部分在純電動車型上疊加即可。當(dāng)然該工程師的說法很簡單，但實(shí)現(xiàn)起來可能還需要很多年的時間。
而相比現(xiàn)代ix35 FCV的這套氫燃料電池方案，豐田Mirai的驅(qū)動方案按目前國內(nèi)的技術(shù)力量較難實(shí)現(xiàn)，但這套方案才是氫燃料電池車應(yīng)該使用的正確驅(qū)動方案，只能說這是未來需要突破的技術(shù)核心。
■ 政策鼓勵擁抱氫燃料電池，但現(xiàn)實(shí)卻困難重重
我們說了這么多關(guān)于氫燃料電池車的技術(shù)，以及本次上海車展也來了這么多的氫燃料電池車型，但如果說想擁抱氫燃料電池車型的話，還是理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感。
1.基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)暫時無法規(guī)模化
就像電動車一樣想要擁有便捷的出行體驗，首先要做好周邊基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。雖然氫燃料電池車3-5分鐘便可完成加注氫氣，但加氫站的建設(shè)不完整也制約了氫燃料電池車型的向前發(fā)展。畢竟氫燃料電池車型與燃油車相同，如果加油站的覆蓋面不夠，那長續(xù)航的燃油車也寸步難行。據(jù)了解，大規(guī)模加氫能力的加氫站建設(shè)成本超過1000萬以上，高昂的建設(shè)費(fèi)用也同樣制約了加氫站的普及。
除了加氫站的問題，還需要面臨儲氫以及運(yùn)氫這些問題。目前國內(nèi)對于高壓力的儲氫罐制造能力還有限，可以滿足國際壓力范圍較低，畢竟能夠承受更高壓力的儲氫罐才能儲存更多的氫氣。其次，氫氣的運(yùn)輸也是目前較難解決的問題，氫氣的運(yùn)輸可以分為氣態(tài)，固態(tài)，液態(tài)三種方式，但這三種方式均成本較高，甚至超高。所以說想要實(shí)現(xiàn)氫燃料電池車的發(fā)展，不解決源頭問題是不行的。
2.多數(shù)關(guān)鍵零部件依賴進(jìn)口
據(jù)國內(nèi)某車企工程師介紹，現(xiàn)在國內(nèi)所生產(chǎn)的氫燃料電池車型，依然有一些關(guān)鍵零部件像儲氫罐、空壓機(jī)、電池堆、質(zhì)子交換隔膜等依賴于進(jìn)口。另外，氫氣通過電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能并不簡單，這其中氫氣和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時需要使用催化劑，而這個催化劑使用的是金屬鉑，這就要面臨高昂的購買成本。
▲ 氫燃料電池車型的儲氫罐
有了催化劑之后也不是就不花錢了，因為這個催化劑是介于氧氣和氫氣之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。而氫燃料電池車所需要的氧氣則直接來源于空氣中，由于各種污染物的存在會使得這個催化劑變得非常容易損壞，且這個損壞是不可逆的。
3.安全的錯誤認(rèn)知
最近的一周猶如過年一樣紅火，某品牌和某某品牌的純電動車接連起火，而起火的矛頭全部指向了動力電池，當(dāng)動力電池發(fā)生熱失控且處理不妥當(dāng)時，會迅速起火可反應(yīng)的時間非常短。
而氫氣這玩意由于在軍事層面應(yīng)用的更多例如氫彈，消費(fèi)者因此而有了錯誤的認(rèn)知，認(rèn)為氫燃料電池車型在發(fā)生碰撞時，如果氫氣罐被撞擊則會有爆炸的風(fēng)險。
▲ 氫能源車新發(fā)生火災(zāi)與燃油車發(fā)生火災(zāi)對比（左為氫能源車，右為燃油車）
其實(shí)我們可以看到，現(xiàn)在車上的儲氫罐全部采用凱夫拉這種材料進(jìn)行制造，這種制作避彈衣的材料，可以抵擋輕型槍械射擊，是完全可以讓儲氫罐通過碰撞這種風(fēng)險。儲氫罐還裝有止逆閥式的易熔塞泄壓閥，
另外，即便儲氫罐發(fā)生泄漏的話，由于氫氣是一種非常輕的氣體，所有氫氣會迅速向上進(jìn)行泄漏。可能有人會說如果起火呢，由于車輛需要的氫氣為非常純凈的氫氣，純凈的氫氣是如果發(fā)生起火現(xiàn)象，會呈現(xiàn)出較為安靜的燃燒并不會發(fā)生爆炸。氫氣爆炸是因為其中摻雜有一些像甲烷等易燃物質(zhì)。儲氫罐還裝有止逆閥式的易熔塞泄壓閥，在車輛著火的情況下會易熔塞受熱熔化排出氫氣。
■ 邦點(diǎn)評
雖然說氫燃料電池車型是未來一個必行的發(fā)展趨勢，但是從車載儲氫技術(shù)、安全性、成本、加氫站、制氫以及運(yùn)輸?shù)确矫娑紵o法在短期內(nèi)得到很好的解決。雖然不少車企已經(jīng)在本屆上海車展上，亮相了自家的氫能源車型，但從多方面衡量，氫能源車發(fā)展的路上依然“理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感”。
