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(chē)獲加拿大總理盛贊，并圈粉無(wú)數。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)展國際交流會(huì )暨第一屆中國(佛山)國際氫能與燃料電池技術(shù)及產(chǎn)品推介會(huì )”，銳意推動(dòng)佛山建設全國領(lǐng)先的氫能基地，并打造新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)園區。

　　佛山的氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)建設“才露尖尖角”，福田集團的氫能源客車(chē)“早已立上頭”。不禁讓人產(chǎn)生疑問(wèn)，“氫未來(lái)”真的來(lái)了嗎?未來(lái)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(chē)的理想動(dòng)力?

　　佛山“氫能周”與 福田“氫客車(chē)”

　　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(lái)”為主題的“第二屆氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際交流會(huì )暨第一屆中國(佛山)國際氫能與燃料電池技術(shù)及產(chǎn)品推介會(huì )”上可見(jiàn)一斑。此次大會(huì )上，業(yè)內人士發(fā)起成立了廣東省氫能燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )。與此同時(shí)，行業(yè)人士還發(fā)起成立了中國氫能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，并聯(lián)合中國節能協(xié)會(huì )，共同發(fā)布了國內首個(gè)氫能團體標準《質(zhì)子交換膜燃料電池汽車(chē)用燃料氫氣》。此外，佛山南海區目前已探索建立了國內首個(gè)商用加氫站審批、建設流程，建成國內首座商業(yè)化運營(yíng)的加氫站。佛山正積極推動(dòng)建設全國領(lǐng)先的氫能基地，并以此為基礎打造新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)園區。對于整個(gè)氫產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，佛山舉辦的“氫能周”開(kāi)創(chuàng )了業(yè)內多個(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用方面，福田汽車(chē)走在了前列。12月4日，加拿大總理參觀(guān)了福田歐輝12米氫燃料電池客車(chē)，對中國先進(jìn)的客車(chē)研發(fā)技術(shù)給予了高度贊揚。目前，福田歐輝氫燃料電池客車(chē)產(chǎn)品已涵蓋8.5米、10.5米、12米，應用于城市客車(chē)、城間客車(chē)、旅游團體、定制班車(chē)等多種類(lèi)型用途。福田歐輝車(chē)除了運行平穩，無(wú)震動(dòng)、無(wú)噪音外，加注氫氣還短，只要10分鐘續航里程便可達500公里，而且在安全和環(huán)保方面更讓人“一見(jiàn)氫心”。

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

　　國內外氫能發(fā)展歷程

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

　　1.國外氫能發(fā)展早且重視布局

　　早在20世紀70年代，世界上許多國家和地區就廣泛開(kāi)展了氫能研究。

　　2003年，時(shí)任美國總統小布什就在美國發(fā)起過(guò)“自由車(chē)倡議”，其重點(diǎn)即為資助汽車(chē)氫動(dòng)力領(lǐng)域的研究與實(shí)踐，為美國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、日本等為代表的國家“氫能計劃”曾一度被擱置，隨著(zhù)石油、煤炭等一次能源的儲量逐漸減少導致能源緊缺，各國構建“氫能社會(huì )”的愿景才在2014年被重拾。

　　當今，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《氫能與燃料電池戰略路線(xiàn)圖》，為氫能發(fā)展制定了“三步走”計劃，并提出到2030年，日本的氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)要達到1萬(wàn)億日元(約合88億美元)的規模。

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

　　雖然美國沒(méi)日本那么狂熱，但也是氫能的積極建設者。在2015年底，美國從國家層面開(kāi)啟了新的氫能計劃，美國能源局向國會(huì )提交了《2015年美國燃料電池和氫能技術(shù)發(fā)展報告》，分析預測了未來(lái)氫能市場(chǎng)的發(fā)展潛力，并決定投資3000萬(wàn)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(lái)看，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)成為全球氫能技術(shù)應用領(lǐng)域的“領(lǐng)頭羊”。日本領(lǐng)軍車(chē)企豐田研發(fā)的“未來(lái)”氫能源轎車(chē)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(chē)。

　　綜上，氫能的研發(fā)在國外的熱度極高，對氫能源汽車(chē)的市場(chǎng)應用也是處于領(lǐng)先狀態(tài)。在我國聽(tīng)到氫能源汽車(chē)的消息似乎很少?難道我國對氫能研究和應用并不重視?

　　2.我國氫能研究不甘落后

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

　　可以看出，在氫能研究方面，我國高等院校和研究所也不甘落后，在氫能的應用方面，國內的福田氫能源客車(chē)也備受?chē)飧咝：皖I(lǐng)導人物青睞。

　　總體而言，國內外氫能的研究和應用雖然有所差異，但基本同步。氫能源的發(fā)展過(guò)程也是在穩步提升，逐漸在新能源汽車(chē)上開(kāi)始嘗試應用?；蛟S不久將來(lái)將會(huì )有更多的新能源汽車(chē)搭載氫動(dòng)力。甚至有人認為氫動(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(cháng)!

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

　　這與氫的特性密切相關(guān)。氫能源汽車(chē)上使用的氫能主要來(lái)源于工業(yè)制氫，將電能轉化為氫能源的氫能，在車(chē)上使用過(guò)程中，再將氫的化學(xué)能能轉化為電能。從整體的循環(huán)過(guò)程來(lái)看，氫能的轉換過(guò)程比鋰電的要長(cháng)，從電能轉為化學(xué)能，再轉化為電能，多重能源轉換的過(guò)程拉低了能量轉化率，因此在能源利用上，氫能未必比鋰電更節能。因此，小編認為，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，提高能量的轉化率;在應用方面，提高氫能轉換電能的轉化率也尤為關(guān)鍵。

　　此外，儲氫遭遇技術(shù)瓶頸限制了氫能在新能源汽車(chē)中的發(fā)展。主要原因在于儲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存在有限的汽車(chē)空間內、在震動(dòng)劇烈的車(chē)況或發(fā)生車(chē)禍時(shí)能承受外部沖擊不發(fā)生泄露、儲存罐的耐用壽命等問(wèn)題成了氫能一直遲遲未能在新能源汽車(chē)上得到推廣的重要原因。

　　除了氫能源自身特性限制和儲氫技術(shù)發(fā)展遇瓶頸之外，在應用端，即新能源汽車(chē)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(wèn)題?

　　在新能源車(chē)上，燃料電池使用需要預熱，如果沒(méi)用搭載鋰電池作為車(chē)的啟動(dòng)動(dòng)力源，開(kāi)車(chē)前或許需要預熱5分鐘，對于習慣上車(chē)就走的人而言，這5分鐘顯得太漫長(cháng)了。所以，從這個(gè)角度講，氫能汽車(chē)少不了鋰電的應用。豐田推出的mirai氫能源汽車(chē)采用電電混合的方式就是最好的例子。

　　從市場(chǎng)角度來(lái)看，替代鋰電仍有關(guān)鍵的產(chǎn)業(yè)問(wèn)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(chē)企業(yè)，構成的產(chǎn)業(yè)鏈大部分都是以產(chǎn)業(yè)園的形式在國內遍地開(kāi)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)現對鋰電產(chǎn)業(yè)的替代，道阻且長(cháng)。

　　總結

　　毫無(wú)疑問(wèn)，鋰電池發(fā)展將到瓶頸，現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)際應用處于嘗試階段，未來(lái)潛力很大?；蛟S將來(lái)會(huì )有使用純氫能的汽車(chē)，但從鋰電新能源汽車(chē)的發(fā)展情況來(lái)看，氫能源汽車(chē)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)。