A. 氢能的产业链有哪些能科普一下吗
氢燃料电池主要包括电池组件和燃料两个部分。因此其上游主要是氢气供应以及电专池零组件。氢气供应部属分主要是为燃料氢气而准备的,主要流程包括氢气生产、输送和充气机。而电池零组件部分则主要生产燃料电池组、氢气存储设备和配件。中游则是将上述组装,形成一个完整的可投入使用的燃料电池系统,每种系统构成都依据其不同的应用领域而有所不同。下游的应用板块则主要包括了固定、交通运输和便携式三个主要领域。
产业链的核心在于中游的燃料电池系统,系统的组成必定要对应下游的应用,而在燃料电池系统中,燃料电池模块是最为重要的。一般燃料电池由电解质、催化剂和双极板构成,在这三者中,催化剂的有无对燃料电池成本的影响最为巨大。
对于PEMFC来说,由于其使用昂贵的铂族金属作为催化剂,其价格一直居高不下,可以说,催化剂是燃料电池价格的决定性因素之一。另一个重要的决定因素这是电解质,不同技术类型的燃料电池堆电解质的要求不同,不同的电解质的价格也会有所不同,并最终对燃料电池价格产生影响。
B. 多项政策协助2020年氢燃料汽车打破瓶颈
在车市下行的压力下,被称为“终极能源”的氢燃料汽车的销量呈现逆势上扬。2020年,随着政策的落地和技术的进步,氢燃料汽车市场有望继续成为中国车市的一抹亮色。
近日,国家统计部在其印发的最新版《能源统计报表制度》(下称《制度》)中,首度将氢气与煤炭、天然气、原油、电力、生物燃料等纳入2020年能源统计。
《制度》要求各地地方政府及相关企业、机构应当将包括氢气在内能源的“购进、消费与库存”及“加工转换与回收利用”情况进行统计及上报,而通过这两张表就可以计算出一个企业的综合能源消费量,为各级政府和部门制定方针、政策,编制能源计划,对能源经济活动和能源方针、政策、计划执行情况进行检查和监督提供数据支撑,同时该统计也将成为中央政府针对地方及企业层面进行能源考核的重要依据。
据统计数据显示,丰田持有的氢燃料电池专利技术高达10700余个,若算上电装等“丰田系”的控股企业,丰田几乎垄断了全球近50%的氢燃料电池技术专利。
现代作为全球最早布局氢燃料乘用汽车商业化的车企,业界认为其专利总数虽然少于丰田,但是在燃料电池电堆、膜电极、储氢等核心技术领域拥有技术优势。根据韩国汽车产业协会的统计数据,现代旗下氢燃料电池汽车今年的累计全球销量预计为3666辆,或将超过丰田成为年度第一。按照现代此前发布的“战略2025”显示,其2025年氢燃料电池汽车的销量将达到11万辆,并提出在除了汽车以外的交通、储能及能源再利用等层面打造“氢社会”。
目前,虽然大连化物所、清华大学、华南理工等国内科研机构在氢燃料汽车的质子交换膜、催化剂、气体扩散层等核心技术有所突破,但其面临成本较高及质量不稳定,难以达到量产条件的问题。欧阳明高指出,我国目前氢燃料电池汽车推广面临的最大挑战不是车,而是氢能的制取、储运、车载储存以及加氢站等产业链的经济性及协同效应。
此外,成本也成为阻碍氢燃料汽车推广的重要问题。目前,电堆占氢燃料电池系统总成本25%以上,而其核心材料几乎全部依赖国外厂家;在催化剂领域,国内车企的消耗量是竞争车企3~5倍,且催化剂仍依赖于海外企业。
根据日本丰田的技术路线图,其预计2025年轿车燃料电池及储氢瓶的合计成本为5万元人民币左右,加氢成本80-90元/kg,而500Km续航的纯电动的动力电池成本将下降4万元以下,氢燃料汽车的百公里运营成本远高于燃油车及纯电车,而且这还是乐观的预测。
目前,国内的氢燃料车侧重商用车,在乘用车方面与日韩差距较大,而且加氢站也受限于盈利情况,大多数源于政府投资,极少来自民间及市场推动。
明天氢能董事长王朝云在接受第一汽车频道等媒体的采访时也表示,作为一项新兴且拥有研发潜力的技术,需要由中央政府、地方政府、主机厂及相关产业链企业形成合力,共同完成技术商用化过程中的难题,才能够推进“氢社会”的到来。
欧阳明高也认为,为了要让2020年以后的氢燃料汽车真正迎来增长期,出路在于创新与应用,并指出今后五年经过国产化及技术创新,质子交换膜等核心零部件的成本有望再次下降一半。此外,应当通过优先发展起步较晚的商用车,逐步降低氢燃料电池和加氢成本,同时考虑到汽车的投资具有一定的先行性,因此从现在开始加快加氢站配套设施建设,占据技术优势是非常有必要的。
“当氢燃料电池汽车形成一定的市场规模,其量产成本就会快速下降,而中国恰恰是全球最大的汽车市场,这就为中国汽车品牌提供了很大的便利条件。”欧阳明高表示。
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C. 广东发改委:加快氢燃料汽车产业发展
[汽车之家行业]?日前,广东省发展与改革委员会在官方网站上发布了《广东省广东省加快氢燃料电池汽车产业发展实施方案》(以下简称《方案》),方案将从发展氢燃料电池汽车产业链、支持氢燃料电池技术创新、推广氢燃料电池汽车规模化应用等六个层面入手,进一步推广以氢燃料电池为动力来源的新能源汽车产业发展。
《方案》指出,在着力培育氢燃料电池汽车产业链时,需依托自主化膜电极、电堆、系统等产品,并依托广州开发区、佛山南海高新区、佛山(云浮)产业转移工业园等产业园区,在整合广东省内现有的氢燃料电池生产资源的基础上,重点引进核心技术,以早日达成打造粤港澳大湾区氢燃料电池汽车产业发展示范区的目标。
同时《方案》明确,要支持支持氢燃料电池技术研发创新。除了要以广东省科技厅牵头制定近、中、远期技术创新目标之外,还要开展高性能氢燃料电池电堆和核心部件专项攻关,对氢燃料电池电堆、膜电极、DC/DC等关键部件,催化剂和碳纸(气体扩散层)等基础材料,以及燃料电池动力系统集成与控制、整车的重大研发项目实行悬赏式研发后补助,同时对相关产业人才也要大力培养或引进。
此外,《方案》还对氢燃料电池汽车的规模化推广应用、加氢站普及和完善产业配套等做了指导。《方案》提出,要在珠三角核心区及沿海核心经济带建设300座加氢站,还要对对加氢站建设给予一定补贴。广东省财政对2022年前建成并投用,且日加氢能力(按照压缩机每日工作12小时的加气能力计算)500公斤及以上的加氢站给予补贴。其中,属于油、氢、气、电一体化综合能源补给站,每站补助250万元;独立占地固定式加氢站,每站补助200万元;撬装式加氢站,每站补助150万元。鼓励市区根据实际情况对加氢基础设施建设给予补贴,各级财政补贴合计不超过500万元/站,且不超过加氢站固定资产投资50%,超过部分省级财政补贴作相应扣减。(编译/汽车之家丁伯骏)
D. 氢燃料电池乘用车只看丰田Mirai别忘这几家中国企业
[汽车之家行业]?在氢燃料电池汽车领域,似乎形成了这样一种默契:囿于政策、技术、成本和商业模式等多个因素,我国优先发展氢燃料电池商用车,氢燃料电池乘用车则被看作“储备性”路线,多年来不温不火。
即便早在12年前,我国就有氢燃料电池乘用车亮相,但是它们始终没有被投向市场,甚至连“试错”的机会都没有。难道,氢燃料电池乘用车在中国市场没有前景吗?未必如此。
尽管如此,这一切也不会来的那么快。按照章桐的预测,氢燃料电池乘用车要达到一定的规模,还需要5年左右的时间。也就是说,至少要5年左右时间,消费者才有可能小规模购买。(文/汽车之家李争光)
E. 氢能源的中国氢能行业发展分析
氢能源被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,人类对氢能源应用自200年前就产生了兴趣,到20世纪70年代以来,世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能源研究。
氢燃料电池技术,一直被认为是利用氢能,解决未来人类能源危机的终极方案。上海一直是中国氢燃料电池研发和应用的重要基地,包括上汽、上海神力、同济大学等企业、高校,也一直在从事研发氢燃料电池和氢能车辆。随着中国经济的快速发展,汽车工业已经成为中国的支柱产业之一。2007年中国已成为世界第三大汽车生产国和第二大汽车市场。与此同时,汽车燃油消耗也达到8000万吨,约占中国石油总需求量的1/4。在能源供应日益紧张的今天,发展新能源汽车已迫在眉睫。用氢能作为汽车的燃料无疑是最佳选择。
虽然燃料电池发动机的关键技术基本已经被突破,但是还需要更进一步对燃料电池产业化技术进行改进、提升,使产业化技术成熟。这个阶段需要政府加大研发力度的投入,以保证中国在燃料电池发动机关键技术方面的水平和领先优势。这包括对掌握燃料电池关键技术的企业在资金、融资能力等方面予以支持。除此之外,国家还应加快对燃料电池关键原材料、零部件国产化、批量化生产的支持,不断整合燃料电池各方面优势,带动燃料电池产业链的延伸。同时政府还应给予相关的示范应用配套设施,并且支持对燃料电池相关产业链予以培育等,以加快燃料电池车示范运营相关的法规、标准的制定和加氢站等配套设施的建设,推动燃料电池汽车的载客示范运营。有政府的大力支持,氢能汽车一定能成为朝阳产业。
F. 日韩氢燃料电池乘用车已初具规模,中国何时能够实现商用转乘用
众所周知,氢燃料电池汽车是作为纯电动汽车之外的另一条新能源路径。而在氢燃料电池汽车乘用化的进程上,全球范围来看无疑日本和韩国已经达到了世界领先水平。
据统计,在刚刚过去的2019年,全球氢燃料电池乘用车销量创下了历史新高,全球销量超过了7500辆,同比增长约90%。其中,现代NEXO氢燃料电池汽车销量为4818辆,位居全球第一。
而在加氢站的建设、氢能中转运输上,我们还有许多难题有待解决。包括配套的制氢技术和成本也始终未能达到平衡。
两相比较,发展纯电动汽车比发展氢燃料电池汽车,会少了很多的制约。在没有确定究竟哪一条技术路线更加适合我们的情况下,选择配套和资源更加匹配的或许也是不得已而为之的现实之举。
再加上,目前我国的氢燃料电池汽车主要精力都放在了商用车领域,而且还处于试水阶段。氢燃料电池汽车的乘用化,可能还需要很长的一段时间才能落地。
相关政策的迟迟未明确,发展所需的资源和配套设施不匹配,客观上造成了我国氢燃料电池发展滞后的现状。而要说服人们接受氢燃料电池汽车,显然也需要付出很大的努力。
马曰:
我国的氢燃料电池汽车领域,呈现出了商用化试水先行,乘用化缓慢落地,这跟我们的国情和目前新能源汽车产业的发展方向有很大关系。虽然目前落后于日韩等国,但我们也无需妄自菲薄。根据国家的规划,要在2030年实现氢燃料电池汽车100万辆的规模。算来距今还有十年的时间,只要我们把相关准备工作做扎实,不断优化和进步,在不久的将来,氢燃料电池汽车必将迎来厚积薄发的那一天,届时乘用化也必将会是水到渠成的事情。
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G. 氢燃料汽车怎么样,发展如何。
据此前国际来氢能委员源会预测,到2050年,氢能占中国能源的比重将接近18%,氢能产业链的产值将超过2.5亿美元。
中国电动汽车百人会理事长陈清泰曾在氢能产业创新发展论坛上表示,氢能的开发和利用中,最典型且难度最大的应用场景是氢燃料电池汽车,它也将成为氢能利用的技术突破口。
H. 王凤英代表:大力推动氢能产业发展,突破核心技术
两会期间,汽车行业代表备受瞩目,长城汽车总裁王凤英今年将第13次参会,作为资深全国人大代表,王凤英提出了很多非常有分量的议案建议。
长城汽车总裁王凤英
王凤英与全国人大代表、吉利控股集团董事长李书福,联名提交了《关于将车辆购置税由中央税改为中央地方共享税的建议》。王代表更深度关注了中国汽车产业小型电动车发展、氢能源产业发展、中国汽车“走出去”、机动车智能检测和汽车消费信息整合升级中的突出问题。尤其是其中“大力推动氢能产业”的提案,属于高质量前瞻性提案,对于行业发展乃至国家能源战略有着重大意义,体现了人大代表心系国家前途命运的责任感。
氢能得天独厚的优势
王凤英代表之所以如此重视氢能,是因为氢能有着得天独厚不可替代的优势。
氢能第一个优势是储量丰富,并且很容易获得。地球上的水中含有极其丰富的氢,无边无际的海洋取之不尽用之不竭。地球之外,氢的储量更加丰富,在宇宙中,氢是含量最高的元素,我们的太阳就是一个巨大氢球,依靠氢聚变成氦的热核反应发光发热。我们地球的邻居,包括土星、木星、天王星和海王星,也是超级巨大的氢球,哪怕仅仅汲取木星氢含量的亿万分之一,足够人类使用千万年。
第二,氢是一个非常好的能源载体,本身就天然具备储能能力,氢可以通过电解水获得,适合长距离运输,很容易储存,不会变质损坏,不会衰减,也不需要养护。氢通过燃料电池发电,发电过程无需转换成热能或者机械能,直接变成电能,热效率比火力发电高得多。
第三,制氢还有一个突出优势,就是可以充分利用“废电”,因为我国电力使用峰谷错落问题,每年大量风电、水电和太阳能电被浪费。2018年,全国弃水电量515亿kWh,弃风电量419亿kWh,弃光电量73亿kWh,这些巨大的能量浪费,通过氢可以储存起来。
第四,氢能的能量密度更大,使用更经济。目前压缩氢能的能量密度接近每公斤40kWh,比汽油的能量密度高出几倍。可以类比的是,目前锂电池能量密度最高只有每公斤0.3kWh,大部分在0.2kWh以下,氢能的能量密度是锂电池的两百多倍。这意味着当锂电汽车需要拖着几百公斤电池时候,储氢罐的重量几乎可以忽略不计。
第五,氢能的另一个优势是,补充非常方便,相比锂电充电动辄以小时为单位,加氢方便很多。2018年总理在日本访问时,参观丰田的氢燃料电池汽车Mirai,这部汽车只需要充氢3分钟,就可以续航650公里,事实上和燃油车区别不大。
第六,氢能还有一个突出战略优势,不仅可以给乘用车提供能量,也可以给重型卡车、长途客车、工程机械、工矿设备提供能源,也可以给轮船,飞机,军舰,潜艇和坦克提供能源,具备强大的军事意义。氢能甚至还可以给宇宙飞船提供能源,美国登月的阿波罗飞船就是依靠氢能提供能量。未来人类掌握可控核聚变技术,进行星际旅行也可以依赖氢,因为氢在宇宙中取之不尽用之不竭。
第七,氢燃料的最大优势,其实不仅仅在于提供能量,而在于氢能可以成为统治未来的战略终极能源。如果有一天制氢技术可以突破,那么氢燃料电池的发电过程事实上完全无污染,氢和氧反应后直接转化电能,产生的唯一废弃物是洁净的水,氢将是未来真正的终极能源。
氢能全球争霸
氢能具备如此优势,世界各国全力开发,从某种意义上说,氢能重要性远远超过石油,谁率先掌握了氢能,谁就掌握了未来能源的钥匙。尤其是考虑到氢能极为广大的利用前景,氢能可以形成产值以万亿计算的超级巨大的产业链条,重要性甚至比今天的5G更为重要。
国际氢能委员会报告显示,到2050年,全球氢气需求将达到5.6亿吨,氢燃料电池将在交通、电力、供热等领域扮演重要角色,氢能将占人类终端能源消费的18%。到2030年,全球燃料电池汽车总保有量将达到1,000万至1,500万辆。
目前全球各国都在竭尽全力开发氢能,美国,日本,欧盟,韩国都纷纷投入巨大力量。截至2018年底,全球范围内营运中的加氢站共有369座,其中欧洲152座,亚洲136座,北美78座。缺乏能源、且有忧患意识的日本更计划成为全球第一个氢能社会——2021年3月之前,日本政府和汽车行业将共同建成160个加氢站,量产4万辆氢燃料电池车。目前,日本已经走在了世界前沿。
我国氢能发展的层层掣肘
我国的氢能事业发展则是有喜有忧,发展非常不均衡,民间以及企业层面已经敏锐感知到氢能是下一个金矿,纷纷进行前瞻性研发和投入。比如长城汽车正在全力研发氢燃料电池,已经入股了全球领先的加氢站运营商H2 MOBILITY,并成为首家加入到国际氢能委员会国际氢能委员会(Hydrogen Council)的中国车企。地方政府也意识到氢能产业链的价值,积极规划各种氢能产业园。但是从更宏观的政策法规以及国家战略方面,氢能发展还缺乏一个系统性纲领性的政策法规的支持,这制约了我国氢能发展的质量和速度。
目前我国氢能产业面临的主要问题有:
1. 核心技术欠缺,目前民间对于氢能非常重视,整体在基础研究、核心材料、关键部件、制造工艺和集成控制等方面取得了一系列科研成果,但仍落后于国际先进水平,尚未达到大规模商业化应用层级。同时一些关键技术集中在科研院所,这些机关往往项目结束就束之高阁,产业化力度不够,导致技术浪费。
2.全国各个地方政府已经意识到氢能重大战略意义,全国建成了数量繁多的氢能产业园,但是这些园区过分散乱,并未形成规模集群。
3.目前氢能成本高昂,市场竞争力不够。以60kW质子交换膜燃料电池系统为例,据测算,在生产规模为100套/年时,系统成本为380,000元/套,在生产规模为10,000套/年时,系统成本仅为110,000元/套。目前的小规模、高价格制约了氢能的普及。
4.氢能供应链缺乏协调性,很多地方的加氢站多是为城市公交系统配套或个别企业研发单独使用,极少对外开放运营,这制约了加氢站的商业化。
5.氢能法规不完善,是制约产业发展的根本。尤其是加氢站建设,审批程序非常复杂,且涉及工商、土地规划、住建、安监、消防、环境评价等多个部门,这等于给加氢站带上层层紧箍咒。
王凤英代表的提案建议
正式针对目前氢能发展的光明前景,以及我国氢能产业发展遇到的掣肘,作为长城汽车总裁和行业资深专家,王凤英代表提出几点提案建议(仅摘录部分内容):
1.设立氢能与燃料电池国家重大专项,并纳入国家中长期科技规划战略。将氢能真正提升到国家战略层面。
2.通过政府主导,鼓励燃料电池产品应用推广,扩大市场规模,进而推动产业集群的形成。
3参照德国、日本等国家经验,鼓励能源企业牵头建立稳定、便利、低成本的氢能供应体系。
4.完善标准法规建设,明确氢能主管部门,加快氢气纳入能源管理体系,将氢气视同燃气管理,促进氢能产业链快速形成。
5.制定国家级顶层氢能规划,合理规划加氢站,制定长期稳定的燃料电池汽车发展政策。
写在最后
氢能源的重要性不仅仅涉及汽车,更涉及全国能源战略的发展,更涉及未来人类命运。作为最原始最简单的第一元素,氢能不仅仅蕴藏着巨大能量,也蕴藏着宇宙的秘密。
如果中国能够在氢能源利用方面走在世界前列甚至是世界领先,那么将极大提升我国的竞争力和综合实力,并提升整个民族的荣誉感和自豪感,至于中国汽车行业对于海外品牌的超越,不过是水到渠成自然而然的事情。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
I. 氢能的行业发展
氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,人类对氢能应用自200年前就产生了兴趣,到20世纪70年代以来,世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能研究。
早在1970年,美国通用汽车公司的技术研究中心就提出了“氢经济”的概念。1976年美国斯坦福研究院就开展了氢经济的可行性研究。20世纪90年代中期以来多种因素的汇合增加了氢能经济的吸引力。这些因素包括:持久的城市空气污染、对较低或零废气排放的交通工具的需求、减少对外国石油进口的需要、CO2排放和全球气候变化、储存可再生电能供应的需求等。氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,是人类的战略能源发展方向。世界各国如冰岛、中国、德国、日本和美国等不同的国家之间在氢能交通工具的商业化的方面已经出现了激烈的竞争。虽然其它利用形式是可能的(例如取暖、烹饪、发电、航行器、机车),但氢能在小汽车、卡车、公共汽车、出租车、摩托车和商业船上的应用已经成为焦点。
中国对氢能的研究与发展可以追溯到20世纪60年代初,中国科学家为发展本国的航天事业,对作为火箭燃料的液氢的生产、H2/O2燃料电池的研制与开发进行了大量而有效的工作。将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发,则是从20世纪70年代开始的。现在,为进一步开发氢能,推动氢能利用的发展,氢能技术已被列入《科技发展“十五”计划和2015年远景规划(能源领域)》。
氢燃料电池技术,一直被认为是利用氢能,解决未来人类能源危机的终极方案。上海一直是中国氢燃料电池研发和应用的重要基地,包括上汽、上海神力、同济大学等企业、高校,也一直在从事研发氢燃料电池和氢能车辆。随着中国经济的快速发展,汽车工业已经成为中国的支柱产业之一。2007年中国已成为世界第三大汽车生产国和第二大汽车市场。与此同时,汽车燃油消耗也达到8000万吨,约占中国石油总需求量的1/4。在能源供应日益紧张的今天,发展新能源汽车已迫在眉睫。用氢能作为汽车的燃料无疑是最佳选择。
虽然燃料电池发动机的关键技术基本已经被突破,但是还需要更进一步对燃料电池产业化技术进行改进、提升,使产业化技术成熟。这个阶段需要政府加大研发力度的投入,以保证中国在燃料电池发动机关键技术方面的水平和领先优势。这包括对掌握燃料电池关键技术的企业在资金、融资能力等方面予以支持。除此之外,国家还应加快对燃料电池关键原材料、零部件国产化、批量化生产的支持,不断整合燃料电池各方面优势,带动燃料电池产业链的延伸。同时政府还应给予相关的示范应用配套设施,并且支持对燃料电池相关产业链予以培育等,以加快燃料电池车示范运营相关的法规、标准的制定和加氢站等配套设施的建设,推动燃料电池汽车的载客示范运营。有政府的大力支持,氢能汽车一定能成为朝阳产业。