燃料電池車來勢兇猛 純電動車如何接招？
日期：2024-11-29 19:58:59 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：5261月6日，豐田汽車公司宣布，作為促進燃料電池汽車(FCV)普及的措施之一，將無償提供豐田獨有的約5680項燃料電池相關(guān)專利(包括正在申請中的專利)的使用權(quán)。在知識產(chǎn)權(quán)的管理上，豐田一直采取開放的政策，在收取一定費用的基礎(chǔ)上提供專利的使用權(quán)。而此次在燃料電池相關(guān)的專利方面，豐田更是在此基礎(chǔ)上更進一步，無償提供相關(guān)專利的使用權(quán)。
無獨有偶。日前，有海外媒體報道，雷克薩斯新一代LS將于2016年正式發(fā)布，新車除了將推出普通燃油版車型外，還將采用豐田最新的燃料電池技術(shù)，推出燃料電池版車型，預(yù)計未來采用該技術(shù)的新一代LS將擁有384公里的零排放續(xù)航里程。豐田最新研發(fā)的燃料電池系統(tǒng)(TFCS)已經(jīng)在豐田Mirai上進行量產(chǎn)。
這是豐田在燃料電池車推廣方面的兩記重拳。此前，豐田已經(jīng)宣布，在2015年年初推出燃料電池車FCV。如今，憑借在燃料電池領(lǐng)域多年的技術(shù)積累，豐田拉開了推廣燃料電池車的序幕。與推廣混動車不同的是，這次豐田希望通過免費專利拉更多小伙伴一起玩。
雖然電動車已然成為全球媒體的焦點。但很多廠家像豐田一樣對燃料電池車充滿期待和樂觀估計。阿斯頓·馬丁首席執(zhí)行官安迪·帕爾默在接受媒體采訪時表示，燃料電池汽車將在2015年獲得長足的發(fā)展，其將憑借著出色的性能表現(xiàn)成為更多消費者的選擇。有海外媒體甚至稱，2015年將成為燃料電池車爆發(fā)年。
最近，一則有關(guān)燃料電池車的技術(shù)革新也讓業(yè)內(nèi)興奮不已。去年12月，有媒體報道，日本研究人員開發(fā)出一種新型電極，利用特制的石墨烯材料替代鉑作為催化劑制造燃料電池車所需的氫燃料，可大幅降低成本。
資料顯示，燃料電池車的成本居高不下，原因之一就是電池中需要使用“白金”——鉑作為催化劑。科學(xué)界一直在研發(fā)用其他廉價材料作為替代催化劑。石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)新材料，價格較低。如果在石墨烯催化劑中再加入鎳,其制氫能力就可以超越鉑催化劑，預(yù)計此技術(shù)可以大大降低燃料電池成本。一則利好消息紛至沓來，仿佛是燃料電池車給電動車在下戰(zhàn)書。
燃料電池車亮劍
去年12月15日，豐田宣布，開始在日本銷售新型燃料電池車Mirai，裸車價格預(yù)計723.6萬日元，折合人民幣約37.77萬元。2015年夏季前后，豐田將在美國和歐洲發(fā)售該車。
這款燃料電池車功能強大。豐田稱：其續(xù)航里程能達到700公里，充氫所需時間僅為3分鐘，和汽油發(fā)動機車的加油時間基本相同。此外，該車在行駛過程中排放只有水，它是氫和氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后的產(chǎn)物。
相反，電動車目前續(xù)航里程多數(shù)集中在150公里左右，充電時間最快也要半小時充滿80%。豐田為燃料電池車總結(jié)的優(yōu)勢是：兼?zhèn)洹胺掀嚾剂隙鄻踊男枨蟆薄ⅰ靶旭傔^程中不排放二氧化碳和環(huán)境負荷物質(zhì)”、“與目前的汽油發(fā)動機車具有同等便利性”。
豐田希望通過降低成本來迅速打開市場。《日本經(jīng)濟新聞》報道稱，豐田希望將燃料電池汽車售價降至300萬日元(約3萬美元)至500萬日元(約5萬美元)之間。除了轎車，豐田與日野汽車也在聯(lián)合開發(fā)燃料電池巴士，計劃2016年上市。在氫能的有效利用方面，豐田正致力于研發(fā)家用燃料電池、燃料電池叉車等產(chǎn)品。
本田也有類似計劃。本田現(xiàn)在正與通用汽車做聯(lián)合開發(fā)，計劃在5年內(nèi)制造5000部燃料電池汽車，并在日本、美國、歐洲銷售，本田表示這類車型最初的價格會在1000萬日元(約10萬美元)之內(nèi)。《日本經(jīng)濟新聞》則稱，本田正在開發(fā)5座的燃料電池轎車，計劃在2015年11月上市。該車采用的液氫將放在碳纖維容器中，一次充滿可以行駛500公里，是純電動汽車的兩倍。
但燃料電池車并不是日系車唱獨角戲。2014年洛杉磯車展期間，奧迪和大眾品牌集體在燃料電池領(lǐng)域集中發(fā)力，一共展出了三款氫燃料電池車——插電式混合動力燃料電池汽車奧迪A7 Sportback h-tron quattro、高爾夫SportwagenHyMotion混合動力燃料電池汽車以及Passat HyMotion。
三款產(chǎn)品都采用了大眾集團研發(fā)的第四代的100千瓦低溫質(zhì)子交換薄膜技術(shù)(PEM)的燃料電池堆棧。雖然目前還沒有投放量產(chǎn)市場，但大眾此舉暗示出，其燃料電池技術(shù)儲備相當豐富，已經(jīng)做好了大批量推廣燃料電池技術(shù)車型的準備。
韓國現(xiàn)代汽車已經(jīng)在美國加利福尼亞地區(qū)推出了燃料電池版途勝，首批推出了100輛，其外觀延續(xù)了傳統(tǒng)途勝汽車的外觀，內(nèi)飾裝載智能車載系統(tǒng)、中控屏和多功能按鈕等，空間比較寬敞。該車得到了美國國家能源及空氣質(zhì)量管理官員的贊賞，因汽車尾氣污染占了加州溫室氣體排放的三分之一，氫燃料電池車的到來對其限制汽車尾氣排放具有里程碑意義。
此外，通用、福特等汽車廠商均表示計劃推出旗下燃料電池汽車。國際各大汽車廠商都將2015年視為氫燃料電池汽車的市場化元年，將2020年看作市場啟動年，屆時將大規(guī)模生產(chǎn)氫燃料電池汽車。
從政策層面看，燃料電池車也迎來了各種利好。去年日本政府已經(jīng)發(fā)布聲明，計劃向日本國內(nèi)每一部售出的燃料電池汽車提供200萬日元(約合1.955萬美元)的補貼。豐田生產(chǎn)的氫能源汽車單部售價約700萬日元，扣除日本政府高達200萬日元的補貼后只有500萬日元，這將極大地刺激日本國內(nèi)的氫能源汽車消費。
在國內(nèi)，國務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020年)》提出，“燃料電池汽車、車用氫能源產(chǎn)業(yè)與國際同步發(fā)展”。北京和上海的地方政策也對燃料電池車提供補貼。上海市政府發(fā)布的《上海市鼓勵購買和使用新能源汽車暫行辦法》顯示，購買燃料電池商用車的補貼高達50萬元/輛。
純電動車接招
大眾集團負責燃料電池研發(fā)的烏爾里希·哈根伯格直言：燃料電池最大的勁敵是續(xù)航里程較長的純電動車，目前還沒法確定究竟哪種技術(shù)更適合大規(guī)模普及。這意味著，燃料電池車和純電動車將在很長一段時間內(nèi)展開生死搏斗。
燃料電池車獨特的優(yōu)勢源自燃料電池。燃料電池是一種通過氧或者其他氧化劑進行氧化還原反應(yīng)，把燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的電池。氫燃料電池就是采用氫氣作燃料，利用電解水的逆反應(yīng)產(chǎn)電的一種燃料電池，是目前發(fā)展最好的燃料電池。
氫燃料電池有三大優(yōu)勢：一是零污染，由于其反應(yīng)過程就是無污染的水反應(yīng)，反應(yīng)過程不會產(chǎn)生污染物。二是高效的能量轉(zhuǎn)換效率。在各種發(fā)電方式中，傳統(tǒng)火力發(fā)電效率在30%左右，遠低于燃料電池平均的40%~60%效率。
三是易于獲得燃料。氫是宇宙中最常見的元素，氫及其同位素占到了太陽總能量的84%，宇宙質(zhì)量的75%都是氫。此外，加注氫氣跟加油類似，加滿氫氣只需3分鐘的時間，比純電動車的充電時間快數(shù)十倍。由于這些優(yōu)勢，氫燃料電池車被認為是未來鋰電池汽車的理想替代方案之一。
比較而言，盡管電動車排放為零，但業(yè)內(nèi)經(jīng)常指責煤碳發(fā)電造成的污染，而燃料電池的能源來源卻更加干凈。氫能可以利用各種一次能源，包括太陽能和風能等自然能源制造，與電能相比，氫能能量密度大、便于儲存和運輸，可廣泛用于家庭、汽車燃料等用途，是未來極為重要的能源。這些優(yōu)勢都讓燃料電池車更有競爭力。
當然，燃料電池車也不是沒有缺點。降低制氫成本和建設(shè)足夠多的加氫站都是車企面臨的重要難題。氫氣儲存也是個難題，目前即使是氣密性最佳的燃料容器，充氣后長時間放置也有可能即漏完。在制氫過程中也會產(chǎn)生一定數(shù)量的CO2排放，與燃料電池車的節(jié)能環(huán)保訴求相矛盾。此外，制作燃料電池需要使用一定量的貴重金屬(主要是鉑)，這也提升了購車成本。電動車領(lǐng)域?qū)＜彝醣鼊傉J為，燃料電池車比蓄電池汽車續(xù)航里程長，問題在于氫氣的來源，如果用電解辦法，效率比蓄電池低。另外，建設(shè)加氫基礎(chǔ)設(shè)施也比充電設(shè)施難。
燃料電池車還有別的劣勢。例如，外媒猜測，由于雷克薩斯新一代LS采用了燃料電池系統(tǒng)，新車必須擁有更大的進氣口，以保證為該系統(tǒng)帶來足夠的空氣用來降溫，所以新一代LS在外觀設(shè)計上或?qū)⑼讌f(xié)。此外，由于配備燃料電池系統(tǒng)，新一代LS的車身重量預(yù)計將增加2100公斤。這個重量相比純電動車而言是個劣勢。
那么，采用充電電池的電動車和采用加氫燃料電池車相比，誰會笑到最后?目前，多數(shù)跨國車企都在電動車和燃料電池領(lǐng)域雙管齊下，但國內(nèi)車企專注燃料電池車研發(fā)的并不多。國內(nèi)新能源車領(lǐng)頭羊比亞迪明確了押寶電動車的戰(zhàn)略方向。除了已經(jīng)推出的新能源公交車、出租車之外，比亞迪還將推出包括城際營運、城市環(huán)衛(wèi)、電商物流、城市建筑物流、私家車以及礦山、碼頭(港口)、機場、倉儲等多種特殊領(lǐng)域在內(nèi)的城市電動化整體解決方案。
目前，電動車企業(yè)應(yīng)對燃料電池車挑戰(zhàn)的手段主要是提升電池能量密度、增加續(xù)航里程、研發(fā)快充技術(shù)、建設(shè)充電設(shè)施等。例如特斯拉電動車續(xù)航里程達到500公里，比亞迪與奔馳合資的騰勢電動車續(xù)航里程超過300公里。隨著電池技術(shù)的革新，電動車的續(xù)航里程有望更長，充電時間也將進一步縮短。誠如烏爾里希·哈根伯格所言，如果電動車的續(xù)航里程問題和充電問題得到解決，燃料電池車的比較優(yōu)勢就會下降，電動車與燃料電池車誰能笑到最后還不一定。