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氢能汽车屡屡受挫问题出在哪?
作者:    发布于:2018-10-09 08:03:12    文字:【】【】【

氢能汽车屡屡受挫问题出在哪?


   新闻综述·事实说话
   一、问题
   【凤凰网科技】报道:“最早将燃料电池汽车投入商业运营的日本丰田汽车召回了出租的6辆燃料电池汽车,并宣布推迟另外6辆燃料电池汽车的租赁业务。原因在于储存氢燃料的高压氢气罐在加注氢气时出现了泄漏。几乎与此同时,各国都在燃料电池汽车的试运行中,发现了一系列需要解决的难题。第一轮燃料电池汽车试运行戛然而止。”
   【新能源汽车网】报道:“据《日本经济新闻》报道,日产宣布暂停与戴姆勒及福特合作开发燃料电池车的计划,将力量集中于发展电动汽车。曾经受到热捧的氢燃料电池技术,在其大本营日本遭遇了发展阻碍。无独有偶,福特汽车也在6月13日也发布声明称,其与戴姆勒位于不列颠哥伦比亚省本那比的氢燃料电池合资公司将于2018年夏季关闭。”
   【中国汽车报】专家提示:“当前发达国家已经投入巨资研究多年,却没有太多进展,这很说明问题。我们在是否发展氢能源汽车的问题上应慎重。”
   具有这么多优势的氢燃料电池汽车,为何还会连续被多家车企“抛弃”呢?问题的根源出在哪?
   二、根源
   据【中国汽车报】报道:“湖南大学机械与汽车工程学院从事新能源研究的教授杨靖认为,目前我国不太适合发展氢能源汽车。杨靖介绍,发展氢能源,涉及制氢、储运、氢燃料电池等一系列技术领域,其中制氢可通过石化燃料……等。杨靖解释说,所谓氢能源,实际上是用其他能源先制取氢气,再用氢气通过燃料电池转换为动力。因此,氢能是二次能源,制氢消耗的能量大于氢燃料电池获得的能量。而且,制氢过程也会产生污染,氢还要压缩、运输以便使用,这些过程也需耗能。核能制氢代价较高,靠可再生能源制氢有局限性,如采用风能制氢,发电机组占用空间,太阳能制氢同样如此,大规模的太阳能电池板也占用空间。汽车使用燃料电池的要求苛刻,重量、体积受限。电池容量上不去,就要建大量的充电站。这不仅投入巨大,电池也会造成二次污染。使用氢燃料,氢燃料罐体积很大,如液化氢,要保持摄氏零下-253度的低温,还有容易泄漏的问题。这个过程也要消耗大量的能源,产生污染。当前发达国家已经投入巨资研究多年,却没有太多进展,这很说明问题。我们在是否发展氢能源汽车的问题上应慎重。”另外,即便不考虑带来的安全问题,也会造成每天泄漏氢气2-3%以上。氢气不允许泄漏,当空气中氢的浓度达到4%以上时,容易发生燃烧爆炸。
   据【中央电视台】报道:“中国对氢能汽车的质疑也一直存在。2007年3月,一封由26位国内外传统发动机专家联合签名的《开发车用动力技术,尽快减轻交通能源压力的建议》,被送达至相关主管部门,这封信给国内大力追捧终极动力技术——氢动力的热潮泼了一盆凉水。”
   【氢能论坛】清华论“氢”:“截止到2018年3月,我国已建成正式运营的固定加氢站只有7座。合法加氢站无法盈利,投资回报遥遥无期。”“在制氢加氢的突出问题上,国家顶层设计尚未系统化,还没有落地。” 6月28日在清华大学举办的“氢能产业创新发展论坛”上,来自国内外政府与相关部门的领导、氢能产业研究的专家学者以及汽车、能源、等领域的企业代表观点碰撞,将氢能产业面临的机遇和待解决的问题展现得淋漓尽致。“……中国的资源储备是‘缺油少气相对富煤’,煤制氢在所有的制氢领域是最便宜的……” 国家能源集团总经理、中国工程院院士凌文指出。
   【汽车之家·氢论坛】指出:“如果说氢能汽车受挫的问题出于方向错误,氢能是终极清洁可再生能源,发展氢能方向没错。屡屡受挫的事实证明是制氢路线问题。目前制氢路线,普遍釆用化石燃料高温高压制取99%的氢,经多次的高温高压精制再精制成99.99%国家标准的纯氢。然后经高压运氢、高压储氢、加氢站高压加氢、汽车高压用氢等系列程序,最终才可用于氢能汽车。整个制氢路线的能耗、污染及成本要远高于汽车直接燃烧化石燃料的本身。”
   三、质疑
   据【搜狐网】报道:“特斯拉CEO在“汽车新闻世界会议”中发言时曾提及普及FCV(氢能汽车)的不合理性,其论点为:氢气高度危险,且生产氢气是化石燃料还需要电力,而相比较与直接使用电力的EV,FCV效率过低。同时,有哈佛教授阐述,生产氢气燃料需要的电力对环境造成的负荷与火力发电、核能发电对环境造成的负荷相同,距离‘零排放’目标甚远。特斯拉CEO埃隆·马斯克说话直截了当:化石燃料早晚会消耗殆尽,我们要尽快寻找替代方案,那就是电动汽车。特斯拉等纯电动车一直标榜节能环保,但是3月在中国互联网上广泛流传的一篇题为《纯电动车不敢说的真相——既不节能也不减排》似乎要把纯电动车拉下神坛。不可否认,该文针对当前中国能源的供应形势得出的结论有一定依据,毕竟中国当前78%以上的电力依然来自燃煤电厂。”
   除了方向性的质疑外,专家对发展氢能汽车本身的意义和价值也存在不同看法。【太阳能电动汽车网】报道:“一个普遍的观点是,所谓“氢能源”并不直接存在于自然界,需要消耗能源来获取,这个过程并不“溢出”任何‘能’。”
   【环球网综合报道】据台湾《经济日报》报道:“与丰田汽车争夺全球汽车业龙头地位的大众汽车(VW),看淡氢燃料电池车在全球车市的前景,预言称这类车在日本国内或许可以靠政府花钱补助顺利推展,但出了日本国境恐怕就得挣扎求生存。日本大众公司总裁庄司茂接受彭博信息专访时说,为推广氢燃料车,日本政府每辆车最多提供300万日元(约合人民币17.33万元)补贴,其他国家恐怕负担不起。就算在丰田汽车的母国,要帮车充氢气也很不切实际,因为处理氢气难度很高,建造相关基础设施成本也太贵。庄司茂说,氢燃料电池车或许能在日本国内大卖,但全球就没办法了。虽然美国对氢气燃料电池持负面态度,日本却在一步步推进“氢能社会发展”。从水中除去氧气就能转变为氢气,但是在此过程中需要的‘电解’处理消费高昂。”
   【腾讯网·财经】报道:“上海安亭加氢站的一位不愿透露姓名的负责人也证实,轿车理论上加一次氢气能够行使300公里,而实际上只能行驶100公里。”
   【搜狐汽车】报道:专家杨嘉林博士《新能源汽车路线需重新审视》一文中指出:“关于氢能源的美好愿景给了政府和公众一个错误的信号,导致国内汽车业过于看重氢能源汽车,内燃机技术的提升乏力,这将对我国汽车工业造成非常消极的影响。”
   【国际自然环境保护者组织】认为:“靠有限的化石燃料高污染制氢,靠有限的化石燃料高污染发电用来电解水制氢,靠有限的化石燃料高污染发电用来压缩氢,这种氢能环保、安全、廉价吗?答案是:灯泡中的壁虎,有光明没前途。因为这种氢是从【有限的】资源和【高污染】制取路线中诞生,是嫁接制氢【高污染】的罪魁祸首,是浪费【有限的】化石资源的始作俑者,是储氢用氢中【高压泄漏】安全隐患的制造者,这种制氢路线还不如直接使用化石燃料更好。”
   “如果抛开地球表面74%的无限水制氢,去挖矿钻井开釆那些有限的化石燃料制氢,再给氢披上清洁的外衣,这不是掩耳盗铃吗?一旦化石资源耗尽,那氢又从何来?”
   四、障碍
   据【国际氢能汽车·创新论坛】报道:当前制氢路线造成了氢能汽车四大障碍:
“1、制氢:目前氢气大多来源于煤、石油、天然气化石燃料。包括电解水制氢,同样靠煤等化石燃料发电,其制取过程能耗高、效率低、污染大。这种仅仅为了氢能的末端清洁而避免污染,无疑是舍近求远,得不偿失,还不如直接使用化石燃料更好。如果你想要一辆百分百既节能环保又安全的燃料电池汽车,就必须做到不要以化石燃料制氢,或以化石燃料发的电用来电解水制氢,或高压下储氢、运氢和用氢。
   2、储氢:与氢气的制取相比,储存、运输和使用问题更严重。产氢与用氢不在同一地方,因此需建加氢站。”据【凤凰网】报道:“加氢站建设却让众多能源投资企业望而却步。究其原因,成本投入高、收益慢和技术瓶颈成为制约加氢站建设的根本原因。以日本为例,日本建设一座加氢站的投资成本约4.5亿日元(约合3000万元人民币),是日本加油站建设成本的5倍。加氢站每年还要承担4000-5000万日元(约合300万元人民币)运营成本。”另据【凤凰网·汽车】报道:“据了解,目前我国制氢、储氢、加氢等环节的关键核心元器件,还不能‘国产化’,完全依靠进口,没有议价权,成本难降。
   3、运氢:目前工业上主要采用零下-253摄氏度下的液态氢,或700个大气压以上高压氢气进行氢能源的存储和运输。现有技术成本高且存在安全隐患,是氢能源利用技术中的一个关键瓶颈。”根据国际太阳能组织专家【戈登·泰勒】和欧洲燃料电池论坛负责人【沃夫·波斯】统计分析:“液化容量10kg/h的小型液化厂,必须耗费40-60MJ电能液化1kg的氢气,这样所需耗费的电能超过其液化氢气所含的能源。储氢罐十分笨重,装满氢气也只占罐重量的5%左右,而且泄漏严重,使得汽车不能停在车库内。”据【搜狐网·新能源汽车新闻】报道:“目前,氢气储存与运输还是主要采用700个大气压以上加压的方法,但即便加压,容器中氢气重量也非常有限。据介绍,一辆载重35吨的氢气运输车,其容器中氢气的重量只有几百公斤。电解水制氢运输和储存难度更大。利用风能和光能电解水制氢实现了能源的循环利用,但是,我国风电场、光电场大多数在西北地区,储存与运输的问题更为严重。目前,我国氢气储存和运输技术仍不足,存储和运输企业较少,氢气制备及加注企业的产业化水平低。
   4、用氢:氢燃料电池汽车需装高压储氢罐,压力高达700公斤/cm2。这种在汽车座位底下放上高压储氢瓶,有没有人敢开?有没有人敢坐?还是个未知数,要是遇上交通事故不可设想。 因此目前氢的制、储、运、用条件苛刻成本高且存在安全隐患。”据【搜狐网·新能源汽车新闻】报道:“为了保证氢气运输安全,压力容器必须很牢固,因此,容器重量远超过氢气重量。为了保证氢气运输安全,我国规定运输氢气的压力并不太大,压力低储存量就少。综合起来,氢气储存和运输成本约为9元/立方米,远超过制氢成本。”另据【新浪汽车网】报道:“目前氢气燃料在美国加州当地的价格为16.58美元一公斤,将这样氢气车加满需要花费82.9美元左右,实际能够行驶里程为443公里左右,而奖励的燃料足够他免费使用三年的燃料不用花费一分钱。”“氢气的密度0.0899 g/L,按16.58美元一公斤,即1.491美元/m3,根据2018/07/06【新浪财经―外汇网】美元对人民币汇率为6.6373,换算成人民币氢气成本为9.90元/立方米。如果加上政府补助、奖励和氢的储运压缩、加氢站建设与维护等综合费用,那成本肯定更高。”即便如此,氢气储运成本9元/立方米+氢气成本9.90元/立方米=18.90元/立方米,也远远高于常温常压水解制氢成本8-10元/立方米。不但省去了高压运氢车、高压加氢站的巨额投资和维护费,而且减少了制氢过程带来的二次能耗和污染同时提高了氢能汽车的安全性。
   五、政策
   中国极力鼓励和支持发展氢能技术。氢能技术已列入国家再生能源法及《科技发展“十五”计划和2015年远景规划》、《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》、《“十三五”国家科技创新规划》等,明确要求发展氢能、燃料电池这类“发展引领产业变革的颠覆性技术”。
   中国继续开展燃料电池汽车运行示范。国务院印发的《节能与新能源汽车产业发展规划》提到,“十二五”期间我国将继续开展燃料电池汽车运行示范,带动氢的制备、储运和加注技术发展,使我国燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。
世界各国对氢能汽车都大力扶持。国外的氢能产业发展很快,氢能源汽车、加氢站都有了,只是成本太高,因为国外用的是高压氢,压缩和释放的成本很高,建加氢站的成本更高,试运行主要靠政府补贴和奖励。
   六、创新
   据【新华网】新闻:“2017年4月,在全球知名的第45届日内瓦国际发明展上,占小玲发明的低成本水解制氢绿色催化剂斩获金奖,同时还荣获泰国国家最佳国际发明奖。据悉,海南省海洋油气研究所占小玲经16年的研究,开发出一项无需光、热、电的低成本水解制氢绿色催化剂技术。催化剂促进水解剂与水反应,把水分解,带走氧气释放出氢气。这样就可以把水解剂放到水箱中,通过催化剂来控制产生需要的氢气量。因此储存和运输氢气变得毫无必要,这两个因素是当前阻碍“氢气经济”发展的最大障碍。该技术特点是:水制氢、氢发电、水循环。其性能为:常温、常压、可控、即制、即供、即用,为氢燃料电池汽车提供了现场制氢的有利条件。”
   “丰富的水资源为制氢提供了取之不尽的原料,催化剂的制备是实现水解制氢的关键。提高催化剂的安全性、稳定性与活性、降低催化剂的毒性及成本,是长期以来备受关注的重要科学与技术问题。因此,业内人士分析认为,常温常压水解制氢催化剂技术具有广泛的发展前景。可以预料,随着氢能高科技的不断创新和发展,未来汽车加水不加油,遍地的加油站变成加水站,这种异想天开的想法将有望成为现实。”
   此时如果重新回到占小玲一直期待的场景:开车在路上行驶,汽车燃料即将用尽,停车从后备箱拿出两包制氢剂放入车用电池旁的容器内,然后灌入随车携带的自来水,或者就地取水(河水、湖水、江水、海水均可),汽车就可以恢复行驶。
   氢能汽车要走向商业化,成为一场需要厚积薄发的“长跑”。占小玲认为自己的常温常压水解制氢催化剂,相对于正在研发的氢能燃料电池汽车,他不需要高水平、大功率的燃料电池,燃料电池只需为车辆的锂蓄电池进行充电即可。由于得益于便捷的现场水解制氢催化剂,这样使氢燃料电池汽车不需要为加氢而发愁。
   使用常温常压水解制氢剂,一次出行携带的粉剂重量是汽油的1/2就够了。遗憾的是占小玲没有为这一水解制氢剂找到合适的接产伙伴。几年来,他通过朋友先后找了几家车企,给车企推荐这一技术,但是得到的消息大多数是希望到对方所在地投资设厂提供配套。占小玲无法做出这样的选择,他发现做一家整车配套企业的难度不可想象。占小玲不由然产生了另一种想法:将常温常压水解制氢催化剂技术秘密,廉价转让给企业家,由企业家做出【车载产氢·氢燃料电池】发电系统,再策划与车企配套协同发展。他想这样方许比自己直接找车企更好些。
   必由之路:“找对方向还须选对路线。”氢的方向是世界公认的终级能源,如果制氢路线釆用无需光、热、电,用【无限的】水【零污染】制氢,就真正的回归自然:安全、环保、廉价。因为常温常压〖水制氢〗→〖氢发电〗→〖水还原〗再制氢路线,是一条良性循环的绿色路线。其常温常压条件,正与大自然的循序渐进绿色规律吻合。
   化石燃料制氢·高压用氢,为什么发展不起来?【车友会·专家】认为:“主要是制氢路线问题,它背离了“安全、环保、廉价”的市场规律和人们的期望,没有超越性“质”的飞跃,只是传统能源技术的组合而已。如果将化石燃料制氢·高压运氢、储氢、用氢这条路线,改为车载现场从水中弃氧制氢、用氢,很多难题不就迎刃而解了吗?”
   据【搜狐网·汽车】报道:“每种新事物出现之前,总会遭受怀疑:历史上,第一个发现能量守恒定律的德国青年迈尔,1842年他写的论文被当时德国权威退回。心中郁闷加上其他方面的打击,被送进精神病院,直到1853年能量守恒定律被世界公认,方才重获自由。”
“1814年,美国工人斯蒂芬发明了蒸汽机车,有人讥笑它不如马车好,说它声音让牛吃不了草、产不了奶,鸡鸭也因为受惊下不了蛋。直到1886年卡尔奔驰发明了汽车之后,才发现这个趋势是正确的。”
   “近在眼前也有同样案例。电子商务刚诞生时曾不被实业家们看好,但当马云成功之后,电商平台不仅局限于小综商品,更扩大到新车、二手车等更多的业务。”
“每个时代下都会催生出全新的事物。眼下,全球能源和气候环境的变化让已经发展了百余年的汽车产业迎来了拐点。全世界都在积极探索新的动力能源,发展氢能的方向是公认正确的,而从水中提取的氢燃料由于排放产物又还原成清洁的水,这种制氢路线无疑是最佳的,被认为是在环保性、安全性、能效及经济性方面代替内燃机的最终解决方案。”
   结语:获得【安全、环保、廉价】氢气的唯一方式是常温常压水解制氢,也就是真正意义上的不依赖化石燃料的清洁可再生能源。虽然目前氢能汽车因制氢路线问题屡屡受挫,但不管氢能汽车的路多长多曲折,即使走了很多弯路,一旦化石燃料耗尽,最终还是会回到〖常温常压水解制氢〗的路线上来。

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