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解决里程焦虑?氢能汽车取代电动汽车是大势所趋吗?

2022-10-27中国轮胎商务网

  氢能作为一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,被广泛应用于交通、工业、建筑等领域,例如燃料电池车辆、氢能冶金等。随着我国“双碳”目标的提出,氢燃料电池汽车因其高能量转化比和排放物只有水而受到追捧。

  交通运输部印发的《绿色交通“十四五”发展规划》提出,鼓励开展氢燃料电池汽车试点应用。国家发展改革委、国家能源局联合发布的《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》,首次明确了氢能是未来国家能源体系的重要组成部分。

  那么,我国发展氢燃料电池汽车有哪些优势?面临的困难和问题是什么?未来走向如何?带着这些问题,记者采访了业内专家。

  氢能源燃料汽车解决里程焦虑的表现如何?

  为推动燃料电池汽车发展,2021年12月,财政部、工业和信息化部等五部门印发了《关于启动新一批燃料电池汽车示范应用工作的通知》,加快形成燃料电池汽车发展可复制可推广的先进经验。目前,我国已初步形成京津冀城市群、上海城市群、广东城市群、河北城市群、河南城市群5大燃料电池汽车政策支持示范城市群。

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  氢燃料电池重卡汽车。

  那么,氢能源燃料汽车是怎么工作的?交通运输部公路科学研究院汽车运输研究中心主任周炜在接受本报记者采访时说,氢能源汽车运行方式有两类,一类是内燃机汽车,一类是燃料电池汽车。前者使用氢气做燃料(燃烧或者掺烧),产生的热能为汽车提供动力。后者燃料电池,通过将氢气和空气反应的化学能直接转换成电能,涉及到氢气的制取、供应,反应装置的结构、布局等多个因素,整个过程不会有氮氧化合物产生。但两种方式都需要氢气储罐,以保证燃烧稳定性或者足够的续航里程,对技术要求高。

  按照《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》,氢燃料电池汽车是氢能产业应用的重点方向。公开数据显示,截至2020年年底,我国氢燃料电池汽车累计保有量达7000多辆。步入2022年,全国各地竞相加大对燃料电池汽车产业布局的推动力度,政策明显“加码”,重点项目接连落地,产业发展日渐活跃的信号清晰释放。记者发现,先行示范城市发布的氢能产业规划均聚焦氢能全产业链的发展,涉及制氢与加氢设备研制、加氢站设计与建设、氢燃料电池及核心部件、整车研发制造等多个环节。

  在车用场景中,氢燃料电池可化解目前电动汽车较为普遍的“里程焦虑”。氢燃料汽车在重载运输场景、长距离运输场景中优势明显。交通运输部规划研究院环境资源所副所长黄全胜说:“氢燃料电池汽车的发展‘任重道远’。‘任重’指氢燃料电池汽车比较适合重卡为代表的大型商用车领域完成重载运输,‘道远’指更加适合长途运输。”

  加氢站够用吗?

  “只有打造出‘制、储、运、加’一体化的氢产业链,才能进一步加快交通运输领域氢能商业化利用的步伐,特别是促进氢燃料电池汽车产业化规模化应用。”黄全胜说。

  在制氢环节,氢气的获得根据制取技术不同可分为灰氢、绿氢,而通过使用可再生能源制造的氢气的绿氢更符合减污降碳的目标。我国开展氢燃料电池汽车试点应用,工信部、国家发展改革委、国家能源局已经出台了利好政策,适宜可再生资源丰富和汽车生产与消费重点区域(城市群)。以张家口为例,它在地理位置上由于处于太行山和燕山间隙,风力相比北京等周边地区尤为强劲,光伏禀赋良好,为发展绿氢制取创造了绝佳条件。目前,我国氢能全产业链规模以上工业企业超过300家,集中分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域。

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  氢能公交。

  氢制备出来后,需要输送至加氢站。目前使用较多的储氢技术是高压气态储氢和液态储氢,不过压缩氢气对压力容器耐压和密闭要求以及液氢的低温要求,限制了其储运规模和适宜的储运距离。

  “各地在布局氢燃料电池汽车试点应用时,需要因地制宜,考虑氢能来源的便捷性,将其布局在离产氢地方近的区域,同时要考虑区域对碳排放的要求,选择合适的制氢技术路线,逐步推动构建清洁化、低碳化、低成本的多元制氢体系。”周炜说。

  6月1日,《“十四五”可再生能源发展规划》发布。为保障可再生能源高比例消纳,规划提出开展规模化可再生能源制氢示范,在可再生能源发电成本低、氢能储输用产业发展条件较好的地区,推进可再生能源发电制氢产业化发展,打造规模化的绿氢生产基地。由此来看,未来规模化的绿氢生产,将加快碳达峰碳中和目标的实现。

  加氢站是氢燃料电池产业化、商业化的重要基础设施。我国已累计建成加氢站超过250座,约占全球数量的40%,加氢站数量位居世界第一。黄全胜表示,氢产业链从制取、储运以及加氢站建设运维等各环节,很大程度决定了氢气的加注价格,将直接影响氢燃料电池汽车的用能成本。

  氢能源汽车普及难点有哪些?

  “可以确定的是,我国氢燃料电池产业仍处于试点示范阶段,距离实现大规模商业化和产业化发展仍然有很长的路程要走。”周炜说。

  那么影响我国氢燃料电池汽车普及还有哪些难点?

  安全是氢能产业长远可持续发展的前提和基石。氢气无色无味且具有易燃易爆的特性,氢安全需要全过程重视。目前不少地区陆续出台规范文件,对制氢工艺、制氢安全、储氢安全,以及加氢站的选址、设计,氢气加注、输送等都提出了明确要求。在科研保障上,交通运输部公路科学研究院积极开展氢燃料电池汽车投用前的车辆技术测试评价与维修保养研究,交通运输部规划研究院持续关注并开展清洁能源和新能源汽车技术政策和推广应用相关研究。

  对于氢燃料电池汽车的商用来说,最大的挑战之一就是成本控制。其核心部件被称为质子交换膜。它能够将氢气中的电子分离成为质子,进而从正极交换至负极和氧气进行反应产生水和热。而质子交换膜核心材料在规模化生产、低成本技术等方面仍存短板。周炜表示,发展氢能不仅是我国实现“双碳”目标的重要途径,也是解决我国能源安全问题的重要手段。氢燃料电池汽车能否迅速规模化、商业化落地形成产业链,关键在于是否能有效解决燃料电池重要部件的国产化进程,突破国外技术封锁且掌握核心技术。

  目前在乘用车和轻型商用车市场上,以动力电池驱动的电动汽车拥有明显的优势。那么,氢燃料电池汽车未来会不会取代纯电动汽车?黄全胜表示,短期内是不可能的。随着全产业链技术进步、氢燃料电池汽车保有量的增长、氢加注设施的建设,以及氢燃料加注需求的增加,氢燃料电池汽车的动力成本将逐步下降,假以时日,中期可望具有经济竞争力、长期可望具有市场吸引力和良好的成长性。在做汽车发展能源替代技术路径研究时,不宜过早锁定某种唯一的技术路径,要坚持政府引导、市场主导,即发挥市场配置资源的决定性作用,遵循新兴产业发展经济规律,通过资本、科技、产销,培育壮大氢燃料汽车产业。

  可以预见的是,我国氢能需求量会呈现增长态势。《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》指出,到2025年,形成较为完善的氢能产业发展制度政策环境,燃料电池车辆保有量约5万辆。可再生能源制氢量达到10-20万吨/年,成为新增氢能消费的重要组成部分,实现二氧化碳减排100-200万吨/年。

  可以畅想,未来出行者可以开着氢燃料电池汽车进入“加氢站”,非常便捷地完成加注。氢风已至,任重道远,行则将至。让我们共同期待更清洁的选择和更美好的出行体验。


来源:中国交通报打 印关 闭

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