新能源体系构建促进氢能产业发展,国产氢燃料汽车想要“弯道超车”能否实现?

氢能加 2023-02-06
1815 字丨阅读本文需 5 分钟

近几年,中国的新能源汽车行业取得了较大的发展,而实际上新能源汽车的技术路线不仅有动力电池,还有燃料电池。由于目前燃料电池主要以氢燃料电池为主,所以燃料电池车基本等同于氢能车。

中汽协数据显示,2020年全国燃料电池汽车的产销量分别为1199和1177辆,2021年的产销量分别为1777和1586辆,算是汽车行业零头中的零头。

就现在这个规模,氢能车不仅比不过传统的烧油车,也比不过同属新能源赛道的动力电池车。因此,氢能车行业绝对算是新兴行业,是“新能源中的新能源”。

01

新能源体系的构建促进氢能产业发展

回顾人类社会的发展过程, 每一次能源利用方式的转变都会带来社会生产、 生活方式的深刻变革, 对政治、文明影响深远。整体来看,人类历史上已经经过了3次能源革命,目前正处在向无碳化时代探索的阶段。这个阶段的特征是减碳加氢与固-液-气形式的演进成为一个整体的趋势。

在这样的背景下,国家也在从顶层规划上进行能源体系新格局的构建。从《“十四五”现代能源体系规划》到《“十四五”新型储能发展实施方案》,再到《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,可再生能源、新型储能和氢能在国家能源体系中的重要性开始愈加凸显。

由于可再生能源具有灵活性、广泛性、无限性和可持续性的优点,未来具有很大的挖掘潜力。从较长的时间尺度来看,在可再生能源发展的带动下,装机容量投资额将大幅度的增加,可再生能源发电量也将大幅度的增加。

“但是,可再生能源也具有一定的极限性,波动性比较大,分散会不均匀。” 丁涵认为,作为二次能源的氢能会成为调节可再生能源的一个很好的补充。对于可再生能源的转化利用,存在两条路线:第一条是通过一次能源直接进行电化学转化的储能,然后并入电网;第二是通过一次能源进入电解水制氢,耦合燃料电池发电并入电网。整个体系当中,燃料电池的发电、电解水制氢和电化学储能之间是相辅相成的关系。

02

质子交换膜:氢电池的核心

想要弯道超车,就必须放弃燃油车那一套。所以前些年电动汽车在我国大地上野蛮生长。但是电车普及之后,随着人们对电车了解程度的深入,电车的缺点也暴露的越发明显,民间对电车的质疑声也越来越多。——“氢能源才是没有里程焦虑的未来真正干净能源”的呼声越来越高……

那么中国在氢能源汽车上,是否也有资格说自己“有实力弯道超车”了呢?氢燃料汽车分2大类:氢气燃料发动机汽车、和氢燃料电池汽车。前一种不用说了,依然离不开发动机、变速箱、传统燃油车底盘技术……所以这弯道,估计是超不了的。

那么氢燃料电池汽车又如何呢?氢燃料电池汽车的核心总成就是氢燃料电池!全称叫做:质子交换膜氢燃料电池。顾名思义,也就是以“质子交换膜”作为核心部件的氢气燃料电池。质子交换膜是让氢气电子分离的关键部件!简单来说就是:这玩意儿能让氢气发电!没有这玩意儿,氢燃料电池就是一堆废铁!

所以行业内公认:掌握了质子交换膜,就等于是掌握了氢燃料电池的核心!——那么中国目前是否已经掌握了这项核心科技呢?我们来盘一盘吧!质子交换膜的材质称为“全氟磺酸树脂膜”,由全氟磺酸单体(PSVE)和四氟乙烯(特氟龙)共聚制成。

那么这种材料是否很金贵呢?——是的!金贵到价格真的和黄金差不多!金贵到全世界只有6大企业,能够批量且稳定的生产质子交换膜!他们分别是:美国戈尔、美国杜邦、德国索尔维、日本旭化成、日本旭硝子、中国东岳。

全世界6大供应商,其中有1家是中国企业,看起来还是挺提气的。但是往下说,也许大家的鼻子,就会酸酸的了。质子交换膜的性能优劣,主要是根据劣化寿命、和导电率来分辨的。在保证强度的前提下,膜片厚度越薄,就说明膜片技术越高,性能越好(导电性能越强)。

03

我国质子交换膜技术,是否能“赶英超美”?

目前国外尖端的质子交换膜厚度已经可以做到8微米级别(量产供货水平,非实验室状态),12微米级别的膜片已经是“市场上的常规商品”…而我国东岳公司基本以15微米级别产品为主,极限可以生产12微米级别的膜片。

而丰田在2014年的量产车型上使用的就已经是12微米级别的质子交换膜!也就是说7~8年前人家量产车上用的“普通工业制品”,是我国企业目前的“极端产力”。所幸,国家电投去年底刚完成了国内首条30万平方米全自主可控质子交换膜生产线,能够生产8微米级别的质子交换膜。

但是这条生产线目前还没开始对市场商业化供货(离大规模量产仍有较大距离),而美国戈尔以杜邦Nafion膜做基础,已经生产出5微米级别的“增强型Select膜”!另一边丰田更是早已经研究起石墨烯膜片了!——非常遗憾,客观的现实就是:我国质子交换膜比起欧美日顶端企业,依然存在7~8年的技术差距!

虽然国产质子交换膜的价格仅是进口高端膜的2/3,但是氢燃料电池毕竟是个高端产品,“性能至上”是永远绕不开的死结,低价倾销策略在高端领域终归走不了太远。这一张膜,就如同高端的芯片一样,长期以来都不得不依赖进口,可谓是“千金难买一膜,脖子依然被卡”。

文章来源: 高工氢电,途虎养车,市值风云

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