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“氢”云直上 新能源汽车产业或将迎来“氢”时代

2019-11-06 22:24:30 来源:中华网

  近期,关于氢能的探讨有些多,2019联合国开发计划署氢能产业大会、氢时代—2019氢能利用暨新能源汽车产业技术发展高峰论坛、第四届国际氢能与燃料电池汽车大会,甚至山西也宣誓要从“煤都”完成到“氢都”的角色转变……

  透过这些热点不难看出,氢能的应用将在未来几年迎来爆发期,汽车行业无疑会是“主战场”。

  车企布局氢能源 丰田引领“未来”

  众所周知,今年全国“两会”的政府工作报告里,增加了“推动充电、加氢等设施建设”的表述,这也是氢能源首次写入政府工作报告,氢能源汽车一时成为市场关注的焦点。

  其实,氢能源汽车的走红并不偶然,用“名不转经传”形容它或许更为贴切。

  2008年8月,福田欧辉氢燃料电池客车服务于北京奥运会;2010年10月,宇通在德国汉诺威国际商用车展展示第一代燃料电池客车;2014年4月,上海荣威展示出950氢燃料电池车;同年6月,东风在盘县建立氢能源汽车改装及研发生产示范基地;2017年11月,长城汽车宣布建立电驱车与燃料电池关键技术内部研发团队;2019年5月,吉利在北京发布氢燃料电池公交客车F12;2019年8月,长安汽车在智博会上推出了CS75燃料电池版。

  在布局氢能源的征程中,全球几大汽车巨头也不曾缺席。

  一汽-大众奥迪2016年就曾展示过一款h-tron quattro的氢燃料电池概念车,其董事长也表示,奥迪未来将更加重视氢燃料电池,投入更多的资金,人员和信心。宝马更是宣布了将与丰田在氢燃料电池车领域进行合作,计划在未来推出宝马X5的氢燃料电池车型,2025年正式量产。在2019亚洲CES展期间,奔驰GLC F-CELL车型正式在国内亮相,作为奔驰首款氢燃料电池汽车,它的最大续航里程达到了437公里。

  当然,发力氢燃料汽车的企业远不止这些,我们不必一一列举,不过有一家车企则不得不说,它就是丰田。

  在11月5日开幕的第二届中国国际进口博览会上,丰田展台以FC燃料电池技术为中心,带来了Mirai以及Mirai Concept车型,以及应用Mirai上搭载的燃料电池堆、高压储氢罐等开发的FC卡车、FC拖车、FC叉车。此外,丰田还介绍了从氢的制取、运输、储存到使用等各环节相关实证实验,展示了丰田在氢能源产业链发展中所取得的重要经验成果。

  其实早在1992年,丰田就已经投入到氢能源的研发中。1996年,丰田推出第一款燃料电池概念车FCHV-1。2014年12月,丰田Mirai在日本正式上市,氢燃料电池汽车商业化实现落地。相比锂电池长达几个小时的充电时间,氢燃料只需要将汽车内载的储氢罐充满,耗时不会超过5分钟。另外官方报道,加满氢的丰田Mirai续航超过500km,大大缓解了人们对于电动车续航的担忧。

  在刚刚结束的日本车展上,丰田发布了Mirai Concept,是即将于2020年底上市的第2代“Mirai”在研发阶段的最终车型,它的问世将标志着氢燃料汽车的新阶段。燃料电池系统性能的改善和储氢能力的提高,将促使全新Mirai的续航里程提高30%。而且,新一代Mirai还基于丰田TNGA架构进行了重新设计,将敏捷性和驾驶性能与时尚优雅的外观设计完美结合。

  需要说明的是,“Mirai”在日语中的意思是未来,包含了“为了汽车、地球,以及子孙们的未来”的寓意。所以我们可以看到,除了Mirai,丰田也将氢燃料电池技术广泛应用于大型巴士、卡车、拖车、叉车,以及家庭用氢燃料电池等各种产品和领域。

  在推广氢燃料汽车方面,丰田也不余遗力,而赞助奥运绝对是“四两拨千斤”的高明策略。在2020东京奥运会上,丰田计划提供100辆氢燃料电池巴士,在各个场馆之间接送游客,还将提供500辆Mirai轿车,用于在东京奥运会场馆之间运送官员。这无疑也是丰田为服务北京2022年冬奥会的一次练兵。

  有理由相信,丰田通过赞助全世界名气最大、规模最大,影响力最大的体育盛会,把不仅仅是Mirai,还有更多的氢燃料汽车带进人们的视野。

  氢能源基因优良 发力氢燃料汽车大有可为

  所谓氢燃料汽车,就是指搭载着能让氢气和氧气进行化学反应并产生电能的燃料电池堆,依靠电动机驱动的汽车。

  稍微对化学常识有了解的人都知道,氢气和氧气的化学反应只生成水,并没有其他有害物质。另一层面,氢能源除了可以直接利用工业副产氢之外,还可以通过可再生能源以及污水污泥、家畜粪便等众多途径制取。其实,“弃电”也是获取氢能源的一大渠道,由于电力过剩或输电通道限制等原因,仅2018年,我国共产生“弃电”约1023亿千瓦时,粗略计算可制氢200万吨,可供300万辆氢燃料汽车行驶1年。

  目前,丰田集团的丰田通商正致力于太阳能、风力发电的水电解制氢、下水污泥的氢制造技术的研发和示范运行工作,相信更多的利好消息正在路上。

  也正因为氢能源是优秀的清洁可再生能源,能够与电能实现高效的相互转换,被业界专家视为最具前景的能源之一。

  当然也有人质疑氢燃料汽车的安全性问题,其实,氢燃料电池相比较锂电池更安全。以Mirai为例,它储存压缩氢气的储氢罐,采用了多种特殊新材料制作而成,包括炭纤维材料,经受了时速80km的追尾碰撞测试,尽管汽车受损明显,但储氢罐却毫发无伤。其次,丰田为储氢罐设计了特殊的气缸阀,它由一种易溶材料制成,当一定情况下车辆着火时,阀门将感应到温度自行开启,强制性排除氢气,很好地避免了储氢罐因受热导致罐内气压升高,突破储氢罐承受的极限而引起爆炸情况。第三,即便氢燃料汽车排出的氢气遭遇明火,也将向车辆侧后方排出,储氢罐的气口阀门为止逆设计,火焰并不会逆流进入气缸,缸内剩余燃料也相对安全。

  也基于氢能源的强大基因,以Mirai为代表的氢燃料汽车呈现出以下几大优点:

  环保。氢能源汽车的动力原理就是车载氢气与空气产生反应生成动能,而氢气与氧气生成的是水。也就是说,氢能源汽车排放的不是尾气,而是一杯水,绝对的“零排放”。甚至通过它的空气净化功能,去除吸入空气中的PM物质,使排放出来的空气更清洁,达到“负排放”的效果。

  便捷。氢能源汽车上有两个储氢罐,只要3分钟时间,就可以充满气,续航600公里左右。而第二代Mirai的续航将在这基础上再增加30%。

  省钱。据目前日本氢气的价格,如果汽车加满气的话,需要4600日元,相当于280元人民币,比汽油的价格还便宜。如果氢燃料汽车和加气站得到普及的话,氢气价格还要便宜。

  抗冻。2014丰田下线的第一辆氢能源汽车,就开始在北美地区,以及零下40度的北海道最北端的严寒城市进行试验性运营,它都无惧严寒,畅行无阻。

  创新。氢燃料汽车作为一个移动电源,当发生停电问题时,它的后备箱有个电源连接口,可以将车载的电源连接到家庭电源中,保证一户家庭一个星期的用电所需。

  开放专利促进合作 丰田力促环保车辆普及

  为推动环保车辆普及的环保效应,今年4月丰田做了一项决定:无偿提供约23740件关于汽车电动化技术的使用专利,其中包括电机约2590项,PCU(控制器)约2020项,发动机、变速驱动桥约1320项,系统控制约7550项,以及氢燃料汽车相关的专利,FC电池约2840项,高压储氢罐约680项,系统控制约4540项。

  其实这并不是丰田第一次开放专利了。2015年1月,丰田在当年的“国际消费电子展”开幕前夕,就曾宣布开放氢燃料电池技术专利使用权,开放的专利数量为5680项,其中包括了丰田氢燃料电池车型Mirai的1970项技术。

  “为新能源车普及做贡献”这件事上,丰田显然是希望贡献更多的力量。

  所以,丰田在2019年又全面开启了和我国城市、企业和相关机构等技术合作模式。

  2019年4月,丰田作为中国零部件供应商,首次与北汽福田、北京亿华通合作,向福田大巴提供FC组件;同月,丰田与清华大学成立“清华大学-丰田联合研究院”,重点针对氢能源等领域进行研究;7月份,丰田开始和一汽股份、上海重塑、苏州金龙合作,向一汽和苏州金龙生产的大巴提供FC组件;9月份,丰田发表了与一汽集团、广汽集团在电动化领域的战略合作。

  这样的合作模式对丰田来说是驾轻就熟。资料显示,为了推动日本氢燃料电池的快速发展,丰田在2018年联合日产、本田等11家公司成立了“日本加氢站网络公司”,进一步完善加氢站的体系化建设。而这次,丰田将目光转向了“最重要市场”——中国。

  其实,发展氢能及燃料电池汽车已成为全球共识。只不过我国正在推进能源结构变革,氢能的开发和应用就显得尤为难能可贵了。

  可喜的是,我国在氢能和燃料电池产业已初具规模。在第四届国际氢能与燃料电池汽车大会,联合国开发计划署专家表示,“当前中国的氢能和燃料电池产业已经形成了覆盖四大产业集群,拥有超过33家上市公司,以及40家汽车制造商的格局。”

  显然,丰田的战略与中国产业规划不谋而合,丰田多年研发的氢燃料电池技术也将推动整个产业的发展。

  尽管我国在氢能发展上还面临着诸如“关键材料和核心技术标准亟需突破”等瓶颈,谁又能否认我们已迎来“天时地利人和”的发展契机呢?新能源汽车产业的“氢”时代,或许真的不远了。


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