氢燃料电池在汽车领域内的研究最早的应该是加拿大的巴拉德公司,他们79年就开始起步搭建商业化的氢燃料电池电堆,从小到大从5kw起步逐步做大,92年就做了一个90kw的车用电堆给大巴用。美国国家能源局在91年联合通用汽车和巴拉德开始推进氢燃料电池大巴路线图,现在也一直在推进。
事实上现在所有的商业化运营的氢燃料电池电堆基本都是巴拉德的那一套原理,核心的膜电极都是氟磺酸的质子交换膜加Pt基催化剂。早期做氢燃料电池的企业基本都跟巴拉德有过合作,像是通用、戴姆勒,后来的比如本田也用过巴拉德的方案,现代和通用渊源比较深。丰田那边电堆和巴拉德什么关系不太了解,不过丰田自己说氢燃料电池92年起步,当时巴拉德整套方案都出来了,很难说丰田没受影响。
所以其实你要按照氢燃料电池技术发展路径上看其实是欧美先起步,日韩再跟上,最后才是中国。这也符合技术扩散的路径,燃料电池本身理论基础是电化学,电化学起源就在美国。
中国只要这项技术能让汽车不烧石油那都是鼓励,氢燃料电池汽车国家也一直在鼓励,补贴什么的也没把FCV落下,在11年前后制订了一大堆FCV相关的标准。
不过因为FCV产业化的路径一直没明确(现在其实也没明确),所以一直也就是在业内进行研发、讨论,没什么有影响力的项目落地,所以在大众领域没什么声音。企业目的就是盈利,当然在产业化路径清晰的纯电动领域投入比较多,对FCV也多半都是研究为主。
最近风头比较大主要受两点影响,一个是丰田的Mirai发售,算是FCV在产业化领域走出的第一步,国际上都比较关注,二不得不提的就是总理访日参观Mirai。所以在产业化和政策风向两方面的影响下国内很多企业开始扎堆FCV。目前FCV发展是一种过热的状态,产业化路径其实依然没有明确,参与企业良莠不齐,都在等国家补贴出台后分一杯羹。
氢能源和FCV目前我认为产业化还为时尚早。
首先从氢能源本身来说,自然界不存在大量的氢气,所以氢气都是制备来的。目前来看主要的氢气来源是化工副产氢,另外可以用煤、天然气为原料高温裂解制氢,也可以采用电解法制氢。燃料电池的催化剂很容易被CO或者H2S等气体毒化而失效,所以氢燃料电池所用的氢气一般都要求纯度99.97%以上,特别是CO和H2S的含量要求极为严苛,上述所有制氢方法制备出来的氢气都得纯化后才能使用。化工副产氢目前来看是比较理想的氢气来源,因为氢气本身就是一种副产品不值钱,纯化之后就能用,但是副产氢来源有限,中国汽车保有量是2亿量,副产氢仅能满足不足千万量的汽车使用。煤、天然气制氢目前来看成本也可以接受,FCV大规模产业化之后,氢源极有可能是煤、天然气裂解。电解制氢看起来美好,但效率比较低,所以价格比较贵,目前看只能用弃电制氢才有可能走向产业化。
另外氢气的存储运输也是问题,目前国内氢的储存运输标准都是35Mpa的气态氢,正在推进70Mpa的气态氢储存运输。这种储存运输方式和化石能源相比效率极低,所以输送和存储环节价格也比较高,加氢站的占地面积也会很大,而且70Mpa的高压加注技术目前来看也是有问题的,对加注条件要求过于严苛,动不动就跳枪。这对于FCV的推广是极为不利的,市电插头到处都是,电动车再怎么样也不会找不到地方充电,可加氢站真的不是哪里都有的。液氢的储存运输和加注业内也在研究,到目前来看还不成熟。
最后FCV本身也存在问题,首先就是氢燃料电池电堆的抗低温性能不好,我们都知道内燃机汽车冷启动试验温度是-40度,大家都在抱怨的电动车低温续航变差,但再怎么说还不至于无法启动。FCV电堆那是真的有可能无法启动的,即使勉强启动也有可能需要等一两个小时才能正常工作。
再一个就是效率远不如想象的美好,尽管理论效率能达到83%,但实际上运行效率能达到50%-60%就不错了,所以氢的消耗量不如想象的美好,产业化之后燃料费用和电相比可能不太美好。
另外,之前说过Pt基催化剂容易被毒化失效,目前来看电堆寿命大概能到10000H(理论预估值)左右,但实际运行时如果空气质量不好那其实很难估计寿命。
如果说,一个优秀的问题能够引发广泛的思考,并在争论之中获得真知。
按此标准,此问题可称得上卓越:要想透彻作答,简直要将中美德日四国前后五十年的汽车电动化历史给完整回顾一遍。
咱们一步一步来讨论。
文首提示:本文存在大量地摊文学的戏言,请大家注意鉴别;并非故意为之,实在是作者水平有限所致。
截止2019年底,消费者可能购买到(在中国买不到)的量产燃料电池车有4款,分别是:
不是日本的,就是韩国的!
虽说乘用车并不能代表整个汽车产业,但题主说“日韩大力发展燃料电池”,完全没毛病!
100分!
下一题:欧美没动静吗?
先看过去,世界上最早的燃料电池系统公司之一巴拉德,于1979年创立于加拿大。
再看未来,一定程度上代表大众集团的奥迪的新能源远期战略如下。仔细看,那个H2 FCEV就是氢燃料电池车啊,而且比例不小呢(和燃油车比例相当)!
所以,要说欧美没动静,那肯定是不严谨的!
在燃料电池方面,欧美未来有规划,历史有辉煌,只是当下动静小了点而已!
当然,题主作为普通消费者,肯定不会研究过去与未来,要说当下欧美没动静,也基本正确。
60分吧!
题目的第二个关键词:跟风。这个词很有内涵,中国“跟风”日韩,是中国作为汽车小弟追随日本大哥,还是中国作为地缘政治大哥庇护日韩小弟呢?
这个话题先放一下,先讨论另外一个问题:氢燃料电池与纯电动作为两种不同的新能源路线,二者是否存在对立关系?
答案是否定的,原因三点:
上述介绍非常简略,要想详细了解,移步:
总之,纯电动与氢燃料电池更多的是互补关系,而非对立关系。纯电动与氢燃料电池关系好着呢,我们就不要反对这门亲事了!
在这个前提下,“跟风”这个词本身就不太准确。
这是一段伤心往事。
话说十几年前,中国连电动车都不会造的时候,人家日本的日产聆风、丰田普锐斯已经卖了几十万辆、满大街跑了。日本走纯电动路线,比特斯拉还早、还务实、还坚决!
后来为啥不搞了呢?
每个民族都是有记忆的民族,有些共识原则是不能碰的,比如:
最好的能源是石油,自己就能流动;美国作为世界老大哥,霸占了石油。
其次就是煤,虽不能流动;但发电后就可以;中国选择了电。
日本心里苦啊:没油没煤,又想发电,于是上核电站;好不容易说服国民忘记二战蘑菇云,结果在和平年代又爆了。
当核能成了民族记忆中挥之不去的阴影,氢能战略就是无奈的选择了。
日本汽车很强,无论是纯电动、混动还是氢燃料电池,任世界怎么变化,它都一点不虚,随它去吧。
棋子要有棋子的觉悟:日本知道自己作为二战战败国,设想的战略无法影响中美德,所以只好心无旁骛、更加专注于产品与技术本身,力争造最好的车。
既然如此,日本为何还要高调地宣传氢燃料电池呢?甚至丰田章男不远千里跑来清华,不是为了招人,不是为了卖车,只是为了来宣传燃料电池?
原因就在于:氢燃料电池汽车不仅是新能源汽车战略的技术路线,也是氢能战略的最重要抓手。
燃料电池在汽车上的应用,从数量上来说不是最多,但从功率上来说最大!(下图深蓝色)。
也就是说,如果一个国家想推行氢能战略,四两拨千斤的手段就是推广氢燃料电池汽车。
回到跟风这个词。
题主之所以用跟风这个词,似乎暗示着:中国在技术上本来就落后,想弯道超车本来又很难;现在又缺乏战略定力,怕不是要被日韩忽悠瘸了?到底行不行啊?肉食者们。
其实,回顾过去十年的中国新能源战略,执行得非常坚定且有效果,是绝不可能随随便便被带偏的。
那中国为啥要“跟风”呢? 要从两个角度来思考:
第一,中国的新能源技术路线中,本来就有氢燃料电池技术,而不是突然新加上去的。
第二,日韩的氢能战略需要中国的配合,而中国愿意配合日韩的氢能战略。这个事情,本质上和几年前中道崩殂的中日韩自由贸易圈是很像的。只不过,一个是货币一体化,一个是能源一体化。
注意:以下内容就是地摊文学了
日韩心里很清楚,与其在不靠谱的美国旗下做一个没有尊严的走狗,不如跟随中国做一个地位相对平等的友邦。
下图: 身为一国首相,合影都不让站红毯。。
问题在于:中国的强大还再需要几十年,时机还不到;现在敢想不敢做,搞点小动作就被美国敲打(首相下台),得搞点更安全的东西。
啥东西安全?符合美国的政治正确的东西最安全。那不就是环保吗?OK,货币一体化搞不能,那就搞氢能、搞能源一体化。
中日韩一拍即合。
氢能对中国并非必须,但中国愿意配合日韩。所以,中国“跟风”日韩,并非中国作为汽车小弟追随日本大哥,而是中国作为(未来的)地缘政治大哥庇护日韩小弟。
放荡不羁的川普,可以颠覆美国的很多既有体制,但在环保这个问题上还不敢太嚣张?
这对中国人来说比较难理解:发展才是硬道理,环保真有这么重要?换而言之,你们欧洲人、美国人咋了,为啥这么看重环保?为啥一个革命小将都胆敢堂而皇之的大言不惭了???
中国近两百年的屈辱近代史,使国人坚信"落后就要挨打"。相似地:欧美人的环保观念,则来源于近两百年连绵不断的环保思想史。
篇幅有限,就不展开了,如果有兴趣还是看这篇文章吧:
所以,在中国还不够强大的前提下,中日韩要想搞到一起,明目张敢地搞货币一体化是不行的,但可以在环保的政治正确护航下,一起搞搞氢能战略吧。
氢能战略,日韩不得不搞,中国愿意配合,美国不好反对。
跟风是啥意思?大国博弈,又不是小孩子过家家,哪有“跟风”这个选项呢?
中国还搞了两款隐形战斗机呢。
有能力管控风险的时候,管才是优选。