近期,在氫燃料電池汽車(FCV)領域,有兩則重大新聞,都是關于我國在該領域取得的重大突破:中國地質大學(武漢)聯合東風揚子江汽車公司推出的「泰歌號」,首次使用液態氫作為能源;眾宇氫能技術 (荊州) 則填補了我國氫燃料電池動力系統的空白。
盡管中國與以日本為代表的技術領先的國家一樣,在FCV領域正不斷取得技術突破,然而我們必須正視的是,目前 FCV 在整個汽車市場中的比重極小:沒有大規模廠商參與研發,加氫站僅在全球某些特定地區存在,市面上在售的 FCV 僅有 3 款,并只在特定地區發售。公眾對 FCV 可謂知之甚少。我們不禁要問,FCV真的會是新能源汽車的下一場革命嗎?
氫燃料電池汽車全球概覽
與電動汽車全球遍地開花的繁榮景象相比,FCV 的存在感極低,目前僅有以日本、英國、美國、韓國等為代表的發達國家,在 FCV 的研發上投入資金,修建加氫站等基礎設施,并出臺優惠政策,鼓勵消費者購買 FCV。
日本不僅在氫能利用方面技術領先,并且計劃構建一個以氫能為主要能源的清潔城市;同樣的,日本在 FCV 的研發上,走在了世界前列。日本計劃到 2020 年東京奧運會開幕,修建的加氫站將形成一張網絡,覆蓋以東京、大阪為代表的城市帶。與此同時,日本政府正加大消費者購買 FCV 的補貼力度,并表示到 2025 年,將 FCV 的市場價格降至 2 萬美元。
歐洲方面,以英國、丹麥為代表的國家,正加快推進加氫站的建設。如今,丹麥已基本實現加氫站全覆蓋;英國、德國也在提高加氫站的資金投入和地域覆蓋。特別是英國,在政策上大力支持 FCV,并計劃至 2030 年,生產、銷售 160 萬輛 FCV。
(美國加州隨處可見Shell加氫站 來源:Insideevs)
美國加州地區是 FCV 的天堂。加州有許多氫能源公司,他們與豐田、本田合作,興建加氫站。我們以殼牌(Shell)公司為例,該公司的加氫站已覆蓋加州全境,FCV 的用戶可使用信用卡便利支付,只要在加州境內,無需擔心加氫問題。
韓國是一支不可忽視的力量。盡管目前韓國加氫站數量屈指可數,FCV 份額也不大,但韓國政府出臺了諸多鼓勵政策:不僅有占據 FCV 價格 1/3 的高額購車補貼,還計劃到 2030 年,全國加氫站數量由目前的 10 多座,增加至 520 座,基本實現韓國主要城市全覆蓋。此外,韓國著名的電池廠商 LG 化學和著名車企現代汽車,在氫燃料電池領域有很強的研發實力和國際競爭力。
我國 FCV 的發展還處于技術儲備階段,既沒有推向市場的FCV產品,也沒有實現商用的加氫站。在國家主推電動汽車的大環境下,有學者表示,「我國的 FCV 產業落后國外 5-10 年。」
氫燃料電池汽車與鋰電池電動汽車優劣對比
一言以蔽之,FCV 的最大劣勢在高昂的制造成本。盡管近幾年,隨著技術進步,FCV 的價格已經從曾經的 10 多萬美元,降到現在的 6-7 萬美元;但我們也應看到,特斯拉、通用已經將高性能電動汽車的價格下探至 3 萬美元。
(售價低至35000美元的特斯拉Model 3 來源:Itechpost)
除開制造成本,FCV 的優勢相當明顯,甚至有人認為,「FCV 才是未來汽車的終極形態。」第四能源認為,FCV 最大的優勢有如下三點。
一、補給時間短,直接加氫,一般只需 3-5 分鐘。電動汽車最快的充電方式為特斯拉的超級快充,最少也需 1 小時;而直接更換電池的補給方式,并未普及。
二、無二次污染。氫燃料電池主要的成分是氫,在使用壽命結束后,并不會對環境造成污染。鋰離子電池因含有重金屬鎳、鈷、砷等有毒污染物,所以必須要進行回收處理。
三、續航里程更遠。氫燃料電池儲能密度高,且重量輕,所以 FCV 的續航里程相較電動汽車,普遍更遠。市面上在售的 FCV,續航里程均超過 500 公里,而電動汽車普遍集中在 150-250 公里,超過 300 公里的電動汽車僅有特斯拉、雪佛蘭為數不多的幾款產品。
此外,FCV 在電池衰減、能效轉化、易維修程度等多方面,也同樣有著顯著優勢。然而,上文已經提到,制約 FCV 發展的最大阻礙是其高昂的成本,它主要體現在以下兩個方面。
第一、加氫站修建成本高。特斯拉超級充電站修建成本約 30 萬美元,而加氫站成本往往高達 100-200 萬美元,這是因為液態氫的特殊屬性,加氫站的燃料箱需要特制,相關設備的成本極為高昂。
第二、氫燃料電池化學反應所需的催化劑成本高。氫燃料電池的催化劑一般使用鉑這種稀有貴金屬,鉑就是大家所熟知的白金。鉑不僅稀有,而且開采難度大,價格比黃金還高。
以上我們可以看出,除了成本略「貴」一點,FCV 可謂全方位碾壓電動汽車。
(奧迪A7 h-tron quattro 來源:Carscoops)
氫燃料電池汽車代表車型
事實上,最早進行 FCV 研發的汽車公司并不是豐田、本田,而是美國通用汽車。早在 1966 年,通用就發布了世界第一臺 FCV——雪佛蘭 Electrovan。此后,通用陸續投入 40 億美元用于 FCV 的研發,但始終無法解決 FCV 高企的成本這一難題。
然而,對于 FCV 這種具有明顯優勢且能代表未來汽車形態的產品,車企們都不愿放棄,在市場上仍動作頻頻:作為 FCV 的鼻祖,通用出于市場策略,近年沒有推出相關產品,但該公司從未停止 FCV 的研發,今年 10 月,通用將推出一款雪佛
蘭科羅拉多 FCV 概念車;奧迪汽車在 2014 年 11 月洛杉磯車展上,推出了 A7 h-tron quattro 概念車;寶馬汽車在 2015 年發布了基于 i8 和 5 系 GT 車型的 FCV 原型車,并宣布于 2020 年發布量產版;奔馳汽車此前就已推出過基于 B 系列的 FCV,在今年 6 月,該公司表示將于 2017 年推出新款 FCV 版 GLC;盡管福特汽車近年沒有推出 FCV 產品,然而在今年 8 月,該公司獲得了美國能源部提供的 600 萬美元研發資金,用于加快 FCV 的研發。
目前市面上能買到的 FCV 僅有 3 款,分別是豐田 Mirai、本田 Clarity、現代 ix35 FC。這些車只在加氫站修建相對完善的區域發售,這意味著消費者在大陸無法買到其中任何一臺 FCV。
(豐田Mirai 來源:Toyota)
Mirai 在日本語的意思是「未來」,它代表了豐田在 FCV 領域的態度。與特斯拉發展路徑截然不同的是,豐田從未推出過純電動汽車產品,而是主推混合動力,并默默在 FCV 上發力。自 1992 年,豐田便已開始 FCV 的研發,20 多年來,豐田在該領域已積累了多達 5000 項專利。
Mirai 無疑是豐田 FCV 的集大成者。2014 年 11 月,量產版 Miran 問世,不到 6 萬美元的售價,而特斯拉 Model S 和 Model X 售價都在 10 萬美元以上。Mirai續航里程高達 500 公里,碾壓一眾電動汽車。
在今年 3 月的紐約國際車展上,Mirai 獲得了 2016 年度「世界綠色汽車獎」。目前,Mirai 已經在日本、美國、德國、英國、丹麥等地區發售,2015 年年銷量為 700 臺,2016 年預計年銷量將達到 2000 臺。
本田 Clarity
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