本篇文章，我們將回顧氫燃料電池電動汽車作為一種新的替代品的出現(xiàn)和現(xiàn)狀。

 

 

【1】為什么一定要發(fā)展氫燃料電池汽車？

 

在氫能汽車中，氫燃料電池電動汽車是目前的主流。雖然它的市場份額仍然很小，但它與純電動汽車一起被公認為未來的動力源，因為它完全無污染。2021年1-7月，氫燃料電池電動汽車銷量同比增長109.1%，達到300輛，同比增長一倍。增長率可能沒有意義，因為銷售的絕對數(shù)量很小。按公司劃分，現(xiàn)代汽車 5,300 輛，豐田有 4,100 輛，本田有 200 輛。現(xiàn)代同期增長44%，而豐田則因二代Mirai的新車效應而增長786%。市場份額方面，現(xiàn)代汽車占51.2%，豐田占40.1%，本田占1.6%。

 

然而，隨著向碳中和方向的發(fā)展，氫燃料電池作為與電力一起的新替代品正在引起人們的關注。

 

根據(jù)弗若斯特沙利文最近的“綠色氫發(fā)電對全球電力行業(yè)增長機會的分析”，全球綠色氫產(chǎn)量在 2019 年記錄為 40,000 噸，到 2030 年將以復合年增長率（CAGR） 57%的速度增長到 570 萬噸。特別是在工業(yè)、商業(yè)、運輸和電力部門，各國減少對基于化石燃料的系統(tǒng)的依賴，并增加對低碳替代技術的投資，包括氫。

 

 

在某些領域，例如交通和電力，僅靠電氣化很難實現(xiàn)完全脫碳。為了解決這個問題，通過可再生能源和風能和太陽能的電解產(chǎn)生的綠色氫正在引起人們的關注。目前，綠色氫氣占氫氣總產(chǎn)量的比例不到 1%。然而，預計未來 20 年全球對綠色氫和相關應用的需求將呈指數(shù)級增長。

 

在過去的五年中，人們對利用綠色氫作為低碳或零碳能源載體的興趣不斷增長。許多政府，包括英國、德國、日本和新加坡，已經(jīng)開始認識到綠色氫經(jīng)濟是解決碳排放、能源安全和氣候變化問題的替代方案。德國、英國、美國和澳大利亞的技術研究機構已經(jīng)在多個業(yè)務領域投資了與綠色氫生產(chǎn)、儲存、分配和應用相關的試點項目和示范項目。如果要實現(xiàn)綠色氫經(jīng)濟，就需要降低與綠色氫生產(chǎn)相關的成本的技術和經(jīng)濟解決方案，同時還需要一個決定性的監(jiān)管框架來促進對該行業(yè)的投資并支持研發(fā)。

 

 

【2】氫燃料電動汽車的各種試驗

 

所有的技術都是第一次以想法的形式出現(xiàn)，經(jīng)歷起起落落。IBM 于 80 年代首次提出智能手機的構想，但直到 2009 年才真正作為產(chǎn)品完成。

 

在汽車中使用氫氣的努力始于 1839 年英國威廉·羅伯特·格羅夫教授制造的“格羅夫電池”。并將其應用于概念車可以說是在 1954 年。1966年，通用在該車型的基礎上，在六座面包車的基礎上加裝了六個氫氣罐，可以說是一個開端。然后，在 1978 年，寶馬開始在使用內燃機的同時研究氫作為燃料。

 

而2000年通用的項目概念出現(xiàn)，2001年開發(fā)出基于歐寶賽飛利（參數(shù)丨圖片）的Hydrogen 1。作為這些努力的結果2002 年通用汽車以 PNGV（Next Ge 合作伙伴關系）的名義推出燃料電池汽車時，開始了全面的討論，其中美國希望國家、工業(yè)和學術界聯(lián)合起來迎接在氫能時代，它推出了一款名為Hi-Wire的概念車，應用了電池系統(tǒng)和雙線系統(tǒng)。

 

 

我記得 2003 年在日本用 Hydrogen 3 測試這款概念車，為世界各地的汽車媒體試駕。Hydrogen 3 也由運輸公司 FedEx 直接測試和運營。

 

通用汽車曾預計，到 2010 年，燃料電池電動汽車一次充電可行駛 300 至 350 英里，使用壽命為 150,000 英里。當然，它能夠在5分鐘內充滿電，而且油箱也不能比現(xiàn)在的油箱占據(jù)更多的空間。

 

通用汽車直到2007年還進行了一個汽車項目，展示了100輛氫燃料電池電動汽車。然而，該項目因通用汽車于 2008 年破產(chǎn)而停止。

 

 

【3】氫燃料電池電動汽車的現(xiàn)狀

 

目前，在全球汽車制造商中，開發(fā)或生產(chǎn)燃料電池電動汽車的公司主要是現(xiàn)代汽車集團與豐田、梅賽德斯-奔馳和沃爾沃的合資企業(yè)。

 

其中最先起步的奔馳，以一款名為NECAR的概念車起步，以一款名為B-Class Fuel Cell的車型進行了廣泛的推廣。梅賽德斯-奔馳已經(jīng)在各種車型中引入了配備燃料電池的車型，例如 A、B 級、客車和跑車。其中以1999年在四人座A級車上搭載燃料電池的NECAR4最為完整。2017年開發(fā)GLC F-Cell，2018年開發(fā)出可同時使用外置充電電池和氫燃料電池的氫插電式混合動力汽車。現(xiàn)在，與沃爾沃及其合資公司CellCentric合作，專注于大型商用車，同時也在開發(fā)城市客車。

 

 

豐田于 2002 年開始試運行氫燃料電池電動汽車，2009 年宣布將推出氫燃料電池電動汽車，2015 年將其價格降至 50,000 美元。目前，第二代Mirai的美國市場價格在57,000美元至74,000美元之間。與之前的水平相比，有可能將用于涂層的鉑金用量從 2000 年代中期的 100,000 美元減少到 30%。當時，豐田將環(huán)保汽車分為三類：城市用緊湊型電動汽車、插電式混合動力汽車和氫燃料電池電動汽車。

 

豐田的氫燃料電池電動汽車以FCHV-adv為代表。2008 年，F(xiàn)CHV-adv 單次充電可行駛 830 公里，并以租賃形式提供給公共機構。據(jù)豐田稱，F(xiàn)CHV-adv 的鎳金屬電池即使在負 30 攝氏度下也能可靠工作。豐田和本田于 2002 年 12 月開始試運行氫動力汽車。豐田的商用車型Mirai已經(jīng)發(fā)展到第二代，還開發(fā)了船舶燃料電池系統(tǒng)，并正在進行示范實驗。看到中國市場的潛力，他與五家中國公司在北京成立了聯(lián)合燃料電池系統(tǒng)研發(fā)公司，為商用車開發(fā)氫燃料電池解決方案。豐田的燃料電池系統(tǒng)也提供給寶馬，并試圖通過在歐洲建立燃料電池業(yè)務集團來擴大市場。

 

 

本田還與豐田同時開發(fā)了燃料電池電動汽車。本田的 FCX Clarity 于 200 年開發(fā)，2013 年從最初的生產(chǎn)成本 100 萬美元降至 12 萬美元。本田于2008年6月開始生產(chǎn)，同年下半年開始在美國和日本進行租賃銷售。作為租賃出售給一般客戶的第一輛燃料電池汽車是 2005 年發(fā)布的第一輛 FCX。2010 年，美國租賃了 50 臺，全球租賃了 200 臺。當時，本田宣布將于 2015 年向公眾發(fā)售。

 

2013年，本田宣布參與由美國能源署牽頭，豐田、戴姆勒、現(xiàn)代和日產(chǎn)參與的名為H2USA的美國燃料電池項目。當時，所有參加H2USA的廠商都宣布計劃在2015年左右發(fā)布燃料電池汽車。當時，本田率先開始租賃銷售FCX Clarity的燃料電池汽車，而現(xiàn)代則是世界上第一個擁有量產(chǎn)系統(tǒng)的汽車。

 

 

現(xiàn)代汽車于 1998 年開始開發(fā)燃料電池汽車。最初，制造車輛的成本達到了 25 億韓元。歐洲制造商通常與專業(yè)公司合作開發(fā)系統(tǒng)，而本田和豐田則開發(fā)自己的系統(tǒng)。現(xiàn)代屬于后者。系統(tǒng)自主研發(fā)，國產(chǎn)化率達到95%。尤其是可以說是核心的電堆和逆變器的自主研發(fā)脫穎而出。120多家韓國零部件企業(yè)參與了途勝ix氫燃料電池汽車的研發(fā)。

 

2013年，Tucson iX作為全球首款量產(chǎn)燃料電池電動車以2085萬韓元的價格推出，2014年開始在國內市場銷售。2018年，推出全球首款量產(chǎn)燃料電池電動汽車Nexo。單次充電續(xù)航里程為609公里，超過了此前580公里的目標，是迄今為止全球市場推出的氫電動汽車中行駛距離最長的。通過提高儲氫罐的儲氫密度和存儲容量，可以使用比以前更多的氫氣。

 

 

通過這一點，它實現(xiàn)了世界上最長的續(xù)航里程，不到 5 分鐘的短充電時間，續(xù)航里程比之前的第一代途勝氫動力電動汽車（續(xù)航里程 415km，韓國產(chǎn)）提高了約 40%。Nexo 在美國的市場價格約為 63,000 美元。現(xiàn)代汽車公司也在推動船舶氫燃料電池系統(tǒng)的商業(yè)化。

 

特別是現(xiàn)代汽車集團正在采取最積極的措施，例如增加 捷尼賽思品牌和商用車的氫燃料電池陣容。現(xiàn)代汽車強調，作為燃料電池電動汽車核心的電堆價格比20年前下降了2%，耐久性從3萬公里提高到16萬公里。最終，現(xiàn)代表示目標是行駛 50 萬至 100 萬公里，并且已經(jīng)準備好可以對碳中和發(fā)揮最重要作用的條件。

 

 

此外，捷豹正在開發(fā)Defender的燃料電池電動版。

 

同時，配備二次電池的混合動力燃料電池汽車的運動主要由法國公司進行。去年夏天，雷諾成立了一家新的合資企業(yè) Hivia，將在年內推出一款新的商用燃料電池電動汽車。雷諾已經(jīng)在擴展將燃料電池系統(tǒng)集成到輕型商用車 Kangu Z.E 和 Master Z.E. 的氫混合動力車型。雷諾一直在制造一種基于現(xiàn)有電池電動汽車集成氫燃料電池系統(tǒng)的車型。

 

Stellantis 集團也推出了燃料電池電動汽車。繼歐寶 Vivaro 和標致 e Expert 貨車的燃料電池版本之后，雪鐵龍又推出了 Jumpy Hydrogen。從技術上講，它們都是帶有二次電池的混合燃料電池電動汽車。

 

 

在中國企業(yè)中，上海汽車集團宣布將推出燃料電池電動汽車，到2025年銷量將超過1萬輛。北京汽車還宣布了到2023年銷售4,000輛氫燃料電池汽車和到2025年銷售15,000輛的目標。長城汽車去年春天還宣布，將投資30億元人民幣用于氫燃料電池的研發(fā)。

 

中國政府已經(jīng)將氫燃料電池電動汽車與鋰離子電池電動汽車一起確立為新能源汽車的重要技術基礎。純電動汽車適用于在城市中短距離行駛的乘用車，氫燃料電池電動汽車適用于需要長途運輸?shù)目蛙嚒⒖ㄜ嚨壬逃密嚕梢曰パa發(fā)展。

 

中國工信部也在會同有關部門開展氫燃料電池電動汽車試點，推動我國氫能源和燃料電池電動汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。