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氫能是最環(huán)保、最容易獲得的能源,也被稱(chēng)為21世紀的“綠色動(dòng)力”。在剛剛結束的東京奧運會(huì )上,不光奧運圣火的能源來(lái)自于氫能,而且運動(dòng)員日常用車(chē)也采用了氫能源汽車(chē)。除了環(huán)保,氫能源汽車(chē)續航里程長(cháng)、充氣快,小車(chē)只要三分鐘就可以充完,充完一次氣可以跑六百公里。
近些年來(lái),我國的各大車(chē)企,也紛紛在氫能源汽車(chē)方向發(fā)力。在2020年北京車(chē)展上,東風(fēng)、上汽、廣汽都紛紛發(fā)布了自己的樣車(chē)。很多機構預測氫能源有望開(kāi)啟下一個(gè)萬(wàn)億級市場(chǎng)。
雖然各路資本已經(jīng)瘋狂涌入氫能領(lǐng)域,氫能源車(chē)的產(chǎn)業(yè)上下游也在積極投入,但氫燃料電池車(chē)的推動(dòng)并不順暢。根據中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )最新發(fā)布的數據顯示,今年前5個(gè)月,燃料電池汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成188輛和207輛,同比分別下降47.3%和44.1%。究其原因,就是成本制約和配套未成規模,其中整車(chē)生產(chǎn)成本的制約尤為明顯。
氫能源汽車(chē)里的燃料電池系統就如同燃油車(chē)里的發(fā)動(dòng)機,是整車(chē)最核心的部件。一直以來(lái),燃料電池系統中主要的關(guān)鍵部件膜電極、質(zhì)子交換膜、氣體擴散層、雙極板的生產(chǎn)技術(shù)和核心工藝被國外高度壟斷,如何實(shí)現技術(shù)突破、降低成本,成為我國科研團隊一直努力的方向。
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所,是我國最早開(kāi)展氫燃料電池研究的地方。作為動(dòng)力源,燃料電池的性能、安全早就在上世紀航空航天等軍工領(lǐng)域得到了充分驗證。但一旦降維到民用汽車(chē),成本就成了一個(gè)無(wú)法平衡的障礙。
如果把燃料電池電堆比喻成一個(gè)人體的話(huà),雙極板就是人體的骨架,起到了支撐的作用,屬于不可或缺的關(guān)鍵材料。
一個(gè)功率為100kW的電堆需要400多片金屬雙極板。但在上個(gè)世紀90年代左右時(shí)完全依靠進(jìn)口,動(dòng)輒就要幾十萬(wàn)甚至接近上百萬(wàn)元的天價(jià),而如今依靠國內科學(xué)家的努力,現在100kW電堆上的雙極板只需要5萬(wàn)元。
通過(guò)幾十年的努力,多項壟斷技術(shù)被打破,國產(chǎn)雙極板的功率密度,從第一代的不到2000瓦每升,到如今的4000瓦每升;壽命也從2000小時(shí),做到了如今的1萬(wàn)小時(shí)。這些成果也都意味著(zhù)成本在不斷下降。
電堆,可以看作是人的身體,是氫燃料電池汽車(chē)的核心中樞。
新源動(dòng)力的第四代電堆,是專(zhuān)門(mén)應用在商用車(chē)上的大型電堆。這家國內較早研發(fā)燃料電池的企業(yè),當初一個(gè)普通的50kW的電堆就要150萬(wàn)人民幣,而現在第四代電堆已經(jīng)將成本壓縮到了50萬(wàn)元。
新源動(dòng)力壓縮成本的關(guān)鍵奧秘就在眼前的這臺設備上。這臺噴涂機正在對擺放好的透明薄膜上噴涂黑色的液體,看似像在進(jìn)行噴墨印刷,其實(shí)這噴出的液體可不是普通的涂料,而是含有鉑金的漿料。
含有鉑的催化劑是氫燃料電池最優(yōu)的催化劑,可以更有效促進(jìn)發(fā)電。但是鉑,也就是大家最熟悉的白金,全球的總儲量只有1.4萬(wàn)噸,如今在市面的價(jià)格一克400元左右。
在5年前的技術(shù)狀態(tài)下,這家企業(yè)生產(chǎn)一臺100kW的燃料電池需要用到100多克鉑金,也就是僅這一項成本就要40000多元,而隨著(zhù)他們的不斷攻關(guān)和技術(shù)進(jìn)步,現在生產(chǎn)一臺相同功率的燃料電池所用鉑金減少到了25克,只需要10000元就可以了。
燃料電池電堆的另一個(gè)關(guān)鍵部件,負責隔絕有害物質(zhì),為電堆供氣供養料的氣體擴散層。在燃料電池中的作用就像人體中的肺,負責隔絕電堆中的有害物質(zhì),為電堆提供純凈的氫氧氣。作為電堆中必不可少的關(guān)鍵材料,它占據了10%的成本。
2018年以前,氣體擴散層一直受到國外的技術(shù)封鎖和壟斷。直到2018年底,捷氫科技聯(lián)合一家新材料企業(yè)不斷進(jìn)行研發(fā),優(yōu)化產(chǎn)品,如今他們已經(jīng)迭代開(kāi)發(fā)了10代產(chǎn)品。
石偉玉介紹說(shuō),一臺100kW電堆,擴散層用量大概在20平方米左右,按照目前進(jìn)口的價(jià)格,600塊到800塊每平方米來(lái)算的話(huà),預計需要12000元左右。而在國產(chǎn)化替代以后,成本預計可以下降30%—40%到8000元左右。
通過(guò)科研院所和眾多企業(yè)的不懈努力,如今的燃料電池成本與五年前相比已經(jīng)下降了60%,原來(lái)一臺價(jià)值為150萬(wàn)元的100kW燃料電池系統價(jià)格現在只需要50萬(wàn)元。在毛宗強看來(lái),未來(lái),距離燃料電池車(chē)真正落地推廣,走入尋常百姓家,不會(huì )太遙遠。
【半小時(shí)觀(guān)察】: “氫”裝出行 未來(lái)不遠
和現有的新能源汽車(chē)相比,氫能汽車(chē)在許多方面,尤其在環(huán)保上具有明顯的優(yōu)勢。但目前氫能汽車(chē)在市場(chǎng)化發(fā)展上還面臨著(zhù)不少困難。其實(shí)類(lèi)似這些困難,其它類(lèi)型的新能源汽車(chē)在發(fā)展初期也遭遇過(guò),突破這些困難,關(guān)鍵還是要依靠科技創(chuàng )新。近年來(lái),通過(guò)科技人員的努力,氫燃料電池、氫內燃機的許多核心技術(shù)相繼被突破,氫能汽車(chē)的成本也在逐步下降,我們相信,在宏觀(guān)政策、科技創(chuàng )新的推動(dòng)下,氫能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)將加速前行,未來(lái),“氫”裝出行值得期待。
(來(lái)源:央視財經(jīng) 圖片源于央視財經(jīng)《經(jīng)濟半小時(shí)》欄目視頻)