新一代“能源之星”：氫能將替代鋰電池？

　　近日，福田歐輝氫燃料電池客車獲加拿大總理盛贊，并圈粉無數(shù)。佛山舉辦了為期近一周的“第二屆氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展國(guó)際交流會(huì)暨第一屆中國(guó)(佛山)國(guó)際氫能與燃料電池技術(shù)及產(chǎn)品推介會(huì)”，銳意推動(dòng)佛山建設(shè)全國(guó)領(lǐng)先的氫能基地，并打造新能源汽車產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

　　佛山的氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)建設(shè)“才露尖尖角”，福田集團(tuán)的氫能源客車“早已立上頭”。不禁讓人產(chǎn)生疑問，“氫未來”真的來了嗎?未來氫燃料電池是否能替代目前即將觸及“天花板”的鋰電，成為新能源汽車的理想動(dòng)力?

　　佛山“氫能周”與 福田“氫客車”

　　氫燃料電池正處于快速發(fā)展階段，從以“氫產(chǎn)業(yè) 氫生活 氫未來”為主題的“第二屆氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展國(guó)際交流會(huì)暨第一屆中國(guó)(佛山)國(guó)際氫能與燃料電池技術(shù)及產(chǎn)品推介會(huì)”上可見一斑。此次大會(huì)上，業(yè)內(nèi)人士發(fā)起成立了廣東省氫能燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)。與此同時(shí)，行業(yè)人士還發(fā)起成立了中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，并聯(lián)合中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)，共同發(fā)布了國(guó)內(nèi)首個(gè)氫能團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣》。此外，佛山南海區(qū)目前已探索建立了國(guó)內(nèi)首個(gè)商用加氫站審批、建設(shè)流程，建成國(guó)內(nèi)首座商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的加氫站。佛山正積極推動(dòng)建設(shè)全國(guó)領(lǐng)先的氫能基地，并以此為基礎(chǔ)打造新能源汽車產(chǎn)業(yè)園區(qū)。對(duì)于整個(gè)氫產(chǎn)業(yè)來說，佛山舉辦的“氫能周”開創(chuàng)了業(yè)內(nèi)多個(gè)先河將帶領(lǐng)氫產(chǎn)業(yè)向前邁一大步。

　　而在氫燃料電池的應(yīng)用方面，福田汽車走在了前列。12月4日，加拿大總理參觀了福田歐輝12米氫燃料電池客車，對(duì)中國(guó)先進(jìn)的客車研發(fā)技術(shù)給予了高度贊揚(yáng)。目前，福田歐輝氫燃料電池客車產(chǎn)品已涵蓋8.5米、10.5米、12米，應(yīng)用于城市客車、城間客車、旅游團(tuán)體、定制班車等多種類型用途。福田歐輝車除了運(yùn)行平穩(wěn)，無震動(dòng)、無噪音外，加注氫氣還短，只要10分鐘續(xù)航里程便可達(dá)500公里，而且在安全和環(huán)保方面更讓人“一見氫心”。

　　福田歐輝在探索新能源汽車“氫未來”上已在國(guó)內(nèi)新能源汽車的沃土扎下深厚的根基，未來也許將會(huì)更加枝繁葉茂。

　　國(guó)內(nèi)外氫能發(fā)展歷程

　　包括我國(guó)在內(nèi)，世界許多國(guó)家都將氫能作為戰(zhàn)略性能源來發(fā)展。由于其具有零污染、高效率、來源豐富、用途廣泛等優(yōu)勢(shì)，備受環(huán)境污染困擾的諸多國(guó)家都將氫能視為“未來能源”。

　　1.國(guó)外氫能發(fā)展早且重視布局

　　早在20世紀(jì)70年代，世界上許多國(guó)家和地區(qū)就廣泛開展了氫能研究。

　　2003年，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)小布什就在美國(guó)發(fā)起過“自由車倡議”，其重點(diǎn)即為資助汽車氫動(dòng)力領(lǐng)域的研究與實(shí)踐，為美國(guó)能源尋找新的替代品。

　　然而，由于氫能利用的成本較高等因素，以美國(guó)、日本等為代表的國(guó)家“氫能計(jì)劃”曾一度被擱置，隨著石油、煤炭等一次能源的儲(chǔ)量逐漸減少導(dǎo)致能源緊缺，各國(guó)構(gòu)建“氫能社會(huì)”的愿景才在2014年被重拾。

　　當(dāng)今，氫能源的全球最為積極的推動(dòng)者非日本莫屬。早在2014年，日本的資源能源廳就發(fā)布了《氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖》，為氫能發(fā)展制定了“三步走”計(jì)劃，并提出到2030年，日本的氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)要達(dá)到1萬億日元(約合88億美元)的規(guī)模。

　　值得一提的是，日本政府提出要建設(shè)“氫能社會(huì)”，更要將2020年的東京奧運(yùn)會(huì)打造成一場(chǎng)氫能盛事。屆時(shí)，運(yùn)動(dòng)員和觀眾來往于各奧運(yùn)場(chǎng)館將乘坐最新的氫能源公交車。

　　雖然美國(guó)沒日本那么狂熱，但也是氫能的積極建設(shè)者。在2015年底，美國(guó)從國(guó)家層面開啟了新的氫能計(jì)劃，美國(guó)能源局向國(guó)會(huì)提交了《2015年美國(guó)燃料電池和氫能技術(shù)發(fā)展報(bào)告》，分析預(yù)測(cè)了未來氫能市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿?，并決定投資3000萬美元用于發(fā)展先進(jìn)氫能與燃料電池技術(shù)。

　　從市場(chǎng)實(shí)踐層面來看，汽車產(chǎn)業(yè)成為全球氫能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的“領(lǐng)頭羊”。日本領(lǐng)軍車企豐田研發(fā)的“未來”氫能源轎車已經(jīng)于2014年年末在日本上市，引起一時(shí)轟動(dòng)。而本田和日產(chǎn)也在分別研發(fā)各自的氫能轎車。

　　綜上，氫能的研發(fā)在國(guó)外的熱度極高，對(duì)氫能源汽車的市場(chǎng)應(yīng)用也是處于領(lǐng)先狀態(tài)。在我國(guó)聽到氫能源汽車的消息似乎很少?難道我國(guó)對(duì)氫能研究和應(yīng)用并不重視?

　　2.我國(guó)氫能研究不甘落后

　　其實(shí)在氫能領(lǐng)域開發(fā)利用方面，中國(guó)也不甘落后。在2006年至2013年期間，福田汽車與清華大學(xué)等單位涉足氫燃料電池客車的研發(fā)，并攜手億華通共同研發(fā)氫燃料電池物流車。到2014年，福田就生產(chǎn)出了5輛12米長(zhǎng)的氫燃料電池客車?，F(xiàn)如今，福田汽車已成立歐輝、歐馬可氫燃料電池汽車生產(chǎn)基地，形成了涵蓋氫燃料電池客車研發(fā)、制造、燃料供給等各環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。而作為國(guó)內(nèi)的前緣科技排頭兵的廣東省，經(jīng)過多年的發(fā)展，已具備了“制氫-儲(chǔ)氫-運(yùn)氫-加氫-氫氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)-整車示范運(yùn)行”全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)儲(chǔ)備和試點(diǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

　　可以看出，在氫能研究方面，我國(guó)高等院校和研究所也不甘落后，在氫能的應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)的福田氫能源客車也備受國(guó)外高校和領(lǐng)導(dǎo)人物青睞。

　　總體而言，國(guó)內(nèi)外氫能的研究和應(yīng)用雖然有所差異，但基本同步。氫能源的發(fā)展過程也是在穩(wěn)步提升，逐漸在新能源汽車上開始嘗試應(yīng)用?；蛟S不久將來將會(huì)有更多的新能源汽車搭載氫動(dòng)力。甚至有人認(rèn)為氫動(dòng)力將替代鋰電成為新一代的“能源之星”。

　　替代鋰電?道阻且長(zhǎng)!

　　既然氫能有如此多的優(yōu)勢(shì)，作為“能源之星”，為何遲遲不見在新能源汽車上大力推廣使用呢?

　　這與氫的特性密切相關(guān)。氫能源汽車上使用的氫能主要來源于工業(yè)制氫，將電能轉(zhuǎn)化為氫能源的氫能，在車上使用過程中，再將氫的化學(xué)能能轉(zhuǎn)化為電能。從整體的循環(huán)過程來看，氫能的轉(zhuǎn)換過程比鋰電的要長(zhǎng)，從電能轉(zhuǎn)為化學(xué)能，再轉(zhuǎn)化為電能，多重能源轉(zhuǎn)換的過程拉低了能量轉(zhuǎn)化率，因此在能源利用上，氫能未必比鋰電更節(jié)能。因此，小編認(rèn)為，在制氫方面，提高制氫的效率尤為關(guān)鍵。在生產(chǎn)方面，相同的電能條件下，制備更多的氫能，提高能量的轉(zhuǎn)化率;在應(yīng)用方面，提高氫能轉(zhuǎn)換電能的轉(zhuǎn)化率也尤為關(guān)鍵。

　　此外，儲(chǔ)氫遭遇技術(shù)瓶頸限制了氫能在新能源汽車中的發(fā)展。主要原因在于儲(chǔ)氫材料的研究一直未能取得實(shí)際性的進(jìn)展。這使得如何將高壓氫氣安全大量地儲(chǔ)存在有限的汽車空間內(nèi)、在震動(dòng)劇烈的車況或發(fā)生車禍時(shí)能承受外部沖擊不發(fā)生泄露、儲(chǔ)存罐的耐用壽命等問題成了氫能一直遲遲未能在新能源汽車上得到推廣的重要原因。

　　除了氫能源自身特性限制和儲(chǔ)氫技術(shù)發(fā)展遇瓶頸之外，在應(yīng)用端，即新能源汽車使用上，氫能是否真有替代鋰電的可能性?替代鋰電后會(huì)產(chǎn)生什么問題?

　　在新能源車上，燃料電池使用需要預(yù)熱，如果沒用搭載鋰電池作為車的啟動(dòng)動(dòng)力源，開車前或許需要預(yù)熱5分鐘，對(duì)于習(xí)慣上車就走的人而言，這5分鐘顯得太漫長(zhǎng)了。所以，從這個(gè)角度講，氫能汽車少不了鋰電的應(yīng)用。豐田推出的mirai氫能源汽車采用電電混合的方式就是最好的例子。

　　從市場(chǎng)角度來看，替代鋰電仍有關(guān)鍵的產(chǎn)業(yè)問題需要解決，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈非常龐大，上游的鋰電原材料企業(yè)、中游的鋰電制造企業(yè)和下游的新能源汽車企業(yè)，構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)鏈大部分都是以產(chǎn)業(yè)園的形式在國(guó)內(nèi)遍地開花。替換鋰電，必然會(huì)牽一發(fā)而動(dòng)全身，以片帶面，引發(fā)下游和中游企業(yè)動(dòng)蕩。在產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展日益密切的背景下，氫能要想實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電產(chǎn)業(yè)的替代，道阻且長(zhǎng)。

　　總結(jié)

　　毫無疑問，鋰電池發(fā)展將到瓶頸，現(xiàn)在主要工作都在電極上的改進(jìn)提高能量密度，不大可能成倍提高性能了。燃料電池的在實(shí)際應(yīng)用處于嘗試階段，未來潛力很大?；蛟S將來會(huì)有使用純氫能的汽車，但從鋰電新能源汽車的發(fā)展情況來看，氫能源汽車推廣使用仍需等待時(shí)日。目前而言，筆者并不看好氫能源在短時(shí)間能替代鋰電產(chǎn)業(yè)。