科技发展日新月异,纯电动技术和插电式混动技术在新能源领域占据了主流态势,但眼下新能源汽车的发展已经不仅仅局限于一种路线。目前纯电动汽车遇到了锂电池的技术瓶颈,在续航里程、充电时间、使用寿命等问题上很难再有突破性进展。于是,近几年来,氢燃料电池汽车重新引起了市场的注意,而这种具有“加氢时间快、续航里程长、能量密度大、清洁环保等”等优势的氢燃料电池技术,能否在未来成为一大趋势呢?
● 什么是氢燃料电池?
氢燃料电池是一种以电化学反应方式将燃料的化学能直接转变为电能的发电装置,工作原理是将氧气和氢气分别送入燃油电池堆的阴极和阳极两端,氢质子穿透质子交换膜的孔洞与氧分子结合,而电子则经由外部电路流动形成电流,并将电能送到电动机进而实现驱动汽车,同时也可以为储能电池充电。
在这个过程中,氢燃料电池不经过机械能或热能转换就产生了电能,因此氢燃料电池具有转化效率高、噪音低、无污染物排出等优点,这也让燃料电池汽车(FCEV)受到新能源汽车行业的高度关注。
相比于传统燃油车,氢燃料电池车的最大优势是零污染,而且能量转换效率更高。与纯电动汽车相比,氢燃料电池车却具有充氢时间短(一般为3分钟)、能量密度大、续航时间长等优势。除此之外,不同于越用越少的化石燃料,氢能源的来源非常广泛,是一种能够利用各种各样的原料进行制造的清洁能源。
尽管氢燃料电池车和内燃机、纯电动车相比都有一定优势,但距离大规模普及仍有待巨大的技术突破,比如亟待解决氢气储存和运输的难题。众所周知,氢气的能量密度很高,加上易燃易爆的特性,一方面用户对氢气的使用安全性有所担忧,另一方面氢能源的储存难度和成本均不低。此外,加氢站基础设施的建设耗资巨大,难以开展大范围建设,截至今年3月份,全国加氢站的数量仅有60座。所以,无论从市场推广、基础设施建设、安全性保证还是在成本控制方面,氢燃料电池技术目前都处在一个发展的阶段。
● 氢燃料电池领域的领头羊
氢燃料电池的技术原理最早出现在上世纪80年代,但如今市面上量产的氢燃料电池车依然屈指可数。不过,基于对氢燃料电池技术的美好前景的无限畅想,少数车企则在该项技术中看到了更远的新未来。
而在推进氢燃料电池车研发、落地和普及这些事情上,相信没有比丰田更有话语权的车企了。丰田在氢燃料电池领域的研发工作,最早可以追溯到1992年,凭借着近三十年的技术研发经验,丰田在开发方面早已确立了坚实的基础,成为了氢燃料电池汽车领域综合实力最强的领先羊。
在技术专利层面,丰田氢燃料电池涵盖了燃料电池堆专利、高压储氢罐专利、燃料电池系统控制专利以及加氢站技术等。至于产品方面,丰田在2014年推出了第一代Mirai,该车支持快充3分钟,续航600km(NEDC工况下丰田测试值),并在日本、欧洲及北美等地销售。
不过,即便丰田的氢燃料电池汽车技术已处于行业领先的地位,但在推广方面依然见效不大。截止2019年,丰田Mirai在全球的累计销量也仅达到1万台左右,毕竟只靠丰田一家“单打独斗”的确难以取得更大突破。当然,丰田也深知这条路并不好走,所以它愿意以开放的姿态寻找志同道合的伙伴。
就在不久前,丰田汽车、中国一汽、东风、广汽集团、北汽集团、北京亿华通等6家企业签署合营合同,计划成立“联合燃料电池系统研发(北京)有限公司”,致力于推动氢燃料电池汽车的规模化发展。据丰田此前的预计,其燃料电池汽车的全球产能有望在2020年增长至3万辆,在2025年将增长至20万辆。
● 简析宝马的氢燃料电池系统
宝马也在积极地与丰田展开合作,早在2011年,宝马就同丰田共同签署备忘录,建立中长期合作关系。前不久,宝马公布了BMW i Hydrogen NEXT氢燃料电池技术细节,来自宝马与丰田共同研发。从结构布局来看,这套氢燃料动力系统与内燃机或混动系统非常接近,这样的设计有利于兼容现有的集成平台,具有强大的技术包容性。
车头部分是燃料电池装置,体积非常紧凑,比一般的内燃机都小得多,工作原理同样是将氢燃料和氧气发生氧化还原反应,产生电能和水,发电最大功率为125 kW。不过,电驱动系统并非也在车头,因此电能则被运送到装置在后桥的电机上。
后桥则搭载着的是第五代BMW eDrive电驱动系统,采用高度集成的驱动单元,电机、减速器、电控部件都被集成在一个外壳中,具备轻量化、高性能、高兼容性等特性,最大功率可达275kW。同时考虑到车辆在加速、超车等情况下的动力需求,还在电驱系统上方增加了一个动力电池。
车辆中央通道的区域布置了两个高压储氢罐,可储存6kg、压力70MPa的氢气,加满氢气的时间只需3-4分钟。虽然官方没有公布具体的续航数据,但宝马表示加满氢气后的续航里程将不输于传统燃油车。
● 写在最后
尽管氢燃料电池在使用上有着显著的先天优势,但该项技术的应用前景尚不明朗。除了要解决氢能源的技术瓶颈和制造成本,政策的激励和推动也显得至关重要,因此短时间内氢燃料电池技术还会是一种很小众的存在,并与其它类型的新能源技术并存发展。目前来看,氢燃料电池技术在国内更多的是应用在商用车领域,而从商用车领域切入,并快速扩大氢能源布局,继而慢慢渗透到乘用车领域,这种路线也不失为氢燃料电池技术的一种发展趋势。
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零碳引领,氢启未来。12月10日,海口光伏制氢及高压加氢一体站正式落成,海马汽车氢能布局与落地迈出坚实步伐,开启“氢”时代。海马汽车将结合自主研发的氢燃料电池汽车以及即将投入运营的光伏发电项目,打造全球首个“光伏发电—电解水制氢—氢燃料电池汽车运营”的全产业链零碳排放新能源汽车试运营项目。
海南省政协副主席李国梁、海马汽车董事长景柱为第一台车加氢。
海南省政协副主席李国梁,海口市市长丁晖,海南省发改委副主任吕先志,航天101研究所所长王成刚,海南发控总工程师李峰,海马汽车董事长景柱等共同为海口光伏制氢高压加氢一体站剪彩,李国梁、景柱为该站第一台车加氢。中国长江三峡集团海南分公司党委书记马晨光、中国华能集团海南分公司副总经理宋文贵、隆基氢能大中华区总裁寇建锋等嘉宾参加了落成仪式。
致力减碳 海马将打造全产业链零碳排放运营模型。
海口光伏制氢高压加氢一体站由海马汽车与中国航天科技集团合作建设,全站占地面积2500平方米,主要由水电解制氢装置、多级增压机、高/中/低压储氢罐、70Mpa/35Mpa加氢机、冷却系统和控制系统等组成。该站严格按照GB50516《加氢站技术规范》建设,制氢和加氢实现自动化控制。
站内水电解制氢产能为每小时50标方,每天可生产约107kg “绿氢”。外接氢气管束车,加注能力可达250 kg /天,后续加注能力可扩至500 kg /天,满足每天100台氢燃料电池乘用车的高压加注需求。
海马汽车副董事长卢国纲致辞
“只有打造出“光、制、储、运、加、用”一体化的产业链,才能进一步推动氢燃料电池汽车产业化和氢能商业化。”海马汽车副董事长卢国纲表示,该站的落成标志着海马汽车已具备高纯度氢气的制备与70MPa高压加注能力,是海马汽车氢能商业化推广的又一重大跨越。
卢国纲表示,海马汽车作为海南唯一具有乘用车和新能源汽车生产资质的企业,将深耕氢燃料电池汽车这一新能源汽车终极路线,开展从光伏发电、电解水制氢、高压加氢,到氢燃料电池汽车的研发、制造以及商业化运营的全产业链布局。
航天101研究所所长王成刚表示,海口光伏制氢高压加氢一体站的建成不仅意味着海南省以氢能为载体的新能源体系进入了一个新时代,也是航天101所与海马汽车深度合作、联合推动海南绿色低碳能源结构体系建设和海马汽车向深度清洁化、源头低碳化、应用智能化转型的新阶段。
海口市市长丁晖致辞
海口市市长丁晖表示,海口光伏制氢及高压加氢一体站项目的落成运营,有效实现了从太阳能发电到电解水制氢,再到氢燃料电池汽车运营的零碳排放循环。这是海马汽车公司深耕氢燃料电池汽车,推动氢能布局落地的创新成果。海口市将一如既往的支持新能源汽车产业的发展,加快完善基础设施配套,推动实现能源供给全生命周期的清洁化创新,打造清洁能源汽车、绿色交通、智慧能源联动的范例。
打造零碳排放工厂年减碳6万吨 实现绿色制造。
据了解,海马汽车同时规划在厂区内自建光伏发电项目。
水电解制氢所需电力将来自于海马汽车厂内的5兆瓦级屋顶分布式光伏发电站。该项目将于2022年一季度建成,采用“自发自用,余电上网”的模式,通过“绿电”制取“绿氢”,实现“光伏发电→电解水制氢→氢燃料电池汽车运营”全产业链零碳排放。以此为基础,“十四五”内,海马将建成全厂区屋顶光伏发电项目,打造零碳排放工厂,实现绿色制造。届时,年发电量达7000万度,每年可减少6万吨二氧化碳排放,相当于4万个家庭日常生活用电产生的碳排放(户均月耗电145度)。
未来,海马汽车将瞄准“碳达峰碳中和”国家战略,规划利用自有资金和社会资本,以全球首个全产业链零碳排放新能源汽车试运营项目为样本,在海南的东、西、南、北、中各建一座以光伏制氢加氢为主的零碳排放新能源汽车综合服务体,集光伏发电、水电解制氢、高/低压加氢、充电桩、新能源汽车售前体验及售后服务等于一体,并与海南省政府规划建设的环岛旅游公路相连,成为海南环岛驿站的重要组成部分,打造海南清洁能源岛的又一张“绿色名片”。
第三代氢燃料电池汽车2022年模拟运营 助力海南跨入“氢能时代”
海马汽车自主研发的国内首台70Mpa氢燃料电池MPV,已于2020年首次亮相,搭载全球领先的高功率电堆和高压储氢罐,一次加满氢气仅需3~5分钟,续航里程可达800km。海马汽车第三代氢燃料电池汽车将于2022年开展模拟示范运营。
卢国纲表示,“十四五”后期,依托氢能基础设施建设,海马汽车将投入约2000台氢燃料电池乘用车进行商业运营,打造全岛交通干线氢能汽车运营体系,满足公务用车、商务用车和共享出行等多场景城际出行需求,助力海南跨入“氢能时代”。届时,预计每年可减排二氧化碳4万吨以上。
2022年,海马汽车还将集合国内外科研机构、高校及上下游产业链等“产、学、研”力量,建成国内领先的氢能科普馆,开展氢能体验、大众科普和前沿学术交流。同时引进国际新能源汽车头部企业,建设新能源汽车产品展示、交付与售后服务中心,并打造L4级自动驾驶示范园区。“十四五”期间,逐步建成海南国际新能源汽车体验中心。
海马汽车将通过下一代高端智能纯电动汽车、高端智能插电式混合动力汽车和800KM长续航氢燃料电池汽车等产品的开发,完成向新能源汽车和智能汽车赛道的转换;通过零碳排放工厂建设和产线改造,向绿色制造和智能制造升级。同时,利用海南自贸港的政策优势和得天独厚的区位优势,海马汽车还将加强国际合作,为海南自贸港建设做出更大的贡献。
易车讯 日前,从上海市经济信息化委获悉,上海首批燃料电池网约车将于9月底前上路,80台以虹桥机场为中心运行的车辆,每天将在上海石油青卫油氢合建站加注氢气后,上路运营。上海也将会成为全国首批常态化运营燃料电池网约车落地城市,有助于推动该领域商业化发展。
据了解,首批车辆80辆属于高端网约车,车型为上汽大通七座车,上海首批燃料电池网约车将由捷氢科技助力日后实现常态化商业运营,而在上海市首批氢能车辆集中发车仪式中,近20台上汽大通MAXUS MIFA 组成的“氢能源乘用车MPV”车也曾亮相现场。
作为首批氢燃料电池汽车示范城市之一,上海正在加速氢能产业项目落地。截止目前上海嘉定、奉贤、临港、金山等区域陆续投放氢燃料电池公交车,临港新片区第二座加氢站也于近日投入使用。
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易车讯 近日,隶属于博世集团的罗伯特·博世创业投资公司(简称“博世创投”),与博世集团在中国成立的风险投资平台博原资本、北汽福田、北京亿华通和深圳福源智慧共同投资成立北京卡文新能源汽车有限公司(简称“卡文汽车”)。卡文汽车将致力于研发、生产和销售纯电动和氢燃料商用车及相关核心零部件和系统。公司还计划开发线控和智能驾驶技术,比如智能网联、智慧物流和自动驾驶。
控制和减少碳排放已然成为全球共识。“双碳”背景下,中国对新能源商用车支持力度持续加大,环保、排放、油耗等政策法规趋严,为行业快速发展带来契机。纯电动驱动新能源商用车是当前的主要类型,氢燃料电池车则更适用于城际货运和干线物流等中长距离以及中重载场景。
博世动力总成中国区总裁王伟良表示:“为实现碳中和,氢能将成为未来动力总成的重要组成部分,特别是在商用车领域。博世非常重视氢动力技术的发展。今后博世将利用在氢动力上的经验和优势,持续助力卡文汽车的氢燃料电池汽车业务,并共同探讨进一步合作的可能。同时我们也将与卡文汽车一起协同合作伙伴建立氢能生态圈,推动氢动力全产业链的发展。”
在北汽福田产业端资源的有力支持下,卡文汽车具备了快速打造新能源整车平台的能力,有望成为中国新能源商用车市场龙头企业。卡文汽车的核心团队成员来自于新能源车、商用车、汽车营销、投资等领域,丰富的经验和资源也将推动着公司的快速发展。”
除整车能力外,卡文汽车还能通过股东的赋能规划开发纯电和氢燃料电池关键零部件技术和产品。此外,卡文汽车的团队实力也是一大亮点。作为行业新玩家,卡文的核心团队成员却都是久经沙场的行业老将,他们来自于新能源车、商用车、汽车营销、投资等领域,创始团队平均从业时间超过20年,丰富的经验和资源也将为公司的快速发展保驾护航。
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——2022 WNEVC在北京召开,氢能及氢燃料电池汽车产业或将成为新能源汽车发展新赛道。现代汽车集团携依据中国法规标准开发的氢燃料电池车Nexo中国版与行业领先的氢燃料电池系统亮相大会。
一、环保与新能源汽车
随着城市化、工业化进程的加快,环境问题也日益突出。而近些年来,极端天气的频繁出现似乎也在印证着环境问题的严峻性。
作为人口大国,截止目前中国的汽车保有量接近4亿,也是名副其实的汽车大国。汽车给我们的生活带来了极大的便利的同时也带来了严峻的社会问题。如何在汽车节能与环境保护中做到完美平衡?单凭汽车企业本身的力量是难以完成的,需要整个行业齐心协力更需要国家相关部门和政策的大力推动。
在此背景下,8月26日至28日,2022世界新能源汽车大会(WNEVC)在北京、海南两地举行。此次大会共有来自14个国家和地区的1,500多位代表参加,技术展览展出面积达13,000平方米,来自全球各国政产学研界代表齐聚一堂,共同探讨“碳中和愿景下的全面电动化与全球合作”等主题。
二、氢燃料电池汽车加速推进产业链布局。
在2022世界新能源汽车大会上,无论是在展示的内容上,还是诸多业内人士的观点上,同时透露出一个新信号,那就是新能源汽车将在氢能及氢燃料电池汽车产业上形成新赛道。
氢能源作为一种绿色、高效的二次能源,是实现能源转型升级的重要助力。氢能源产业具有极为广阔的发展前景,对我国实现碳达峰、碳中和目标具有极重要的战略价值。而《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》的印发也意味着,今年是中国氢能发展历史上具有转折性意义的一年。
着眼于本国市场,在此前的国家性大型赛事活动中已然可以看到大范围氢能的运用,也在印证着国家大力发展氢能及相关产业链的决心。随着我国正不断完善的氢能及氢燃料电池汽车产业链布局,也吸引了不少跨国公司加大在这一领域的投入。这其中就包括已经在氢能领域深耕多年的现代汽车集团。
在这次的新能源大会上,现代汽车集团带来的氢燃料电池车Nexo中国版和氢燃料电池系统备受关注,面向中国氢能行业、政府等相关领域,分享在此领域的先行经验及“全方位氢能解决方案”。
作为国内首个正式上牌合法上路的氢燃料电池车,Nexo中国版集几大优点于一身。首先从环保层面看,相较于燃油车和纯电车而言,它不仅在行驶过程中只排放水,还能在行驶过程中净化周围空气;从补能效率来看,加氢5分钟,续航550公里(CLTC-P工况下),续航不会受低温影响,且加氢成本仅略高于充电远低于加油,完全解决了新能源汽车补能时间过长、续航焦虑,同时又降低了用车成本;从动力性能上看,它兼具了电车“静、顺、快”的特点,电机的最大功率可达120kW,最大扭矩为395N·m。
或许氢燃料电池车对国内消费者来说仍是新鲜事物,但从全球市场销量及对氢能源车的投入来看,现代汽车集团已然处在行业领先位置。早在1998年,现代汽车集团便启动氢燃料电池开发部门;2013年基于ix35打造的第一代氢燃料电车成为全球首款量产车型,随后的几年氢燃料电池大巴、氢燃料电池重卡先后问世;现代汽车集团在氢燃料电池车领域形成“乘商并举”的全产品矩阵。2018年发布的氢燃料电池SUV——Nexo,全球累计销超2.7万辆,成为全球最畅销的氢燃料电池车;随着今年氢燃料电池车Nexo中国版的正式引入,现代汽车集团在华深耕20周年也迎来了新起点。
除产品外,去年初,现代汽车集团在广州建立了首个海外氢燃料电池生产与销售基地“HTWO广州”,这是一座包含氢燃料电池系统生产工厂、研发中心和创新中心在内的综合型基地,同时也是中韩在新兴产业领域合作的新样板,预计于今年年底正式竣工并投产,投产后将向汽车、船舶、轨道交通、发电等多个领域提供全球领先的氢燃料电池系统。实现从产品到技术,再到战略规划的全方位布局。 。
今年恰逢中韩建交30周年,同时也是现代汽车集团进入中国20周年。无论是Nexo中国版的推出还是“HTWO广州”的投产,持续加大在华投入的背后是现代汽车集团对中国市场的看重和支持;站在新的起点,以中国氢能产业发展为契机,先发制人,提前布局氢能源市场,助力中国氢能产业发展。
氢能产业的发展需打通上下游环节,现代汽车集团深谙其道。2018年,现代汽车集团就与北京清华工业开发研究院携手成立了目标规模1亿美元的氢能产业基金,专门孵化氢能产业优秀创业公司。此外,借助现代汽车科技创益加速中心(简称HCA)面向中国的氢能初创企业,举办各种氢能产业交流,并通过加速扶持、签订战略合作协议等多种形式,推动中国氢能产业高质量发展。
三、机遇与挑战
不可否认,对于当下的国内市场而言,氢能及氢燃料电池车仍处于发展初期,从生产建设到配套基础设施的完善;从公众的认知水平到符合大众购买能力的售价定位,其距离大规模商业化仍有很长一段路要走,这也是全产业链面临的问题。
不过从另一个角度看,十年前纯电车起步初期,也同样经历过这些,诸如“电池爆炸论”、售价过高、基础设施建设困难等等。而十年后的今天,在诸多利好政策的加持下,今年1-7月,中国新能源汽车产销分别达到327.9万辆和319.4万辆,市场占有率达到22.1%,累计销量从2012年底的2万辆增长至1227万辆,速度之快令人咂舌。
因此我们有理由相信,氢燃料电池车作为比纯电车更为“纯净”的产物,发展前景也会更加广阔,或许就是汽车行业的下一匹“黑马”。困难与希望并存,机遇大于挑战,氢能的发展不是“将来时”而是“此刻进行时”。
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