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柴油的终极替代 氢燃料卡车能否后来居上?

柴油的终极替代 氢燃料卡车能否后来居上?

【卡车之家 原创】多数汽车“喝”的是油,排的是二氧化碳;现在,有车“吸”的是气,排的却是水。这第二种车不是天然气车,它是氢燃料电池车。何为氢燃料电池车,很多人并不甚了解,其知名度不及红极一时的燃气车,更赶不上无处不在的电动车,但正是这样一种“新”的新能源车型,正在业内悄然兴起。

柴油的终极替代 氢燃料卡车能否后来居上?

重汽氢燃料码头牵引车

近日,重汽推出了一款氢燃料码头牵引车,让人们的视野转向了氢能源,将氢燃料电池安装在卡车上,这在国内尚属首例。什么是氢燃料电池?氢燃料有何优势?它与卡车的结合,到底能走多远?带着这些疑问,我们咨询了一些专业人士,也查阅了一部分资料,希望阅读过这篇文章的卡友,能有答案。

氢燃料电池是什么?

不同于干电池、蓄电池等储能装置,氢燃料电池更像发电厂,通过补充氢气产生电能。氢气受压,通过铂催化剂,分解成两个氢离子和两个电子。这些电子会驱动汽车的电动机,而氢离子会和氧气结合成水,以蒸汽“废气”的形式排出。

氢燃料电池的好处是什么?

产生的电子能够为电动机提供动力,排放的废气即是水,安全环保无污染,氢燃料电池完美的解决了困扰全人类最大的难题,被誉为柴油的“终极”替代品,可谓“一劳永逸”。人类再也不用绞尽脑汁,制定苛刻的排放标准为难自己,再没有比水更加干净、安全的排放物。

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特斯拉电动车

虽然氢燃料电池车依然靠电池驱动,但此电池非彼电池,一般电池充电放电,而燃料电池是充气放电。一辆电动的Tesla Model S 充满电至少需要20分钟,而氢燃料电池汽车只需 3 到5分钟就能充满气,甚至可以搭载储气罐,行驶里程要比前者长得多。

氢燃料电池车发展历程

人们常说,是金子总会发光。如此优秀的动力供应方式,当然也并没有被埋没。早在1968年,世界上第一辆可使用的氢燃料电池汽车就已经诞生,这是一辆由通用公司制造的卡车,装载了最大功率为150千瓦的燃料电池组,续航里程达200公里。

进入20世纪90年代,燃料电池电动汽车技术受到了空前重视,世界主要汽车厂商投入了大量的人力和物力研发燃料电池电动汽车。

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丰田2016年提出研发氢燃料电池卡车的目标

新世纪伊始,通用汽车公司接连推出了“氢动3号”和“Sequel”两款经典氢燃料电池汽车。2015年,日本丰田汽车公司正式发布了其量产版氢燃料电池车“未来”,相当于2.0发动机轿车水平,续行达到500公里,2016年又提出了研发氢燃料电池卡车的目标。

相比较,我国对于氢燃料电池研究的起步稍晚,但同样取得了突破性成果。1999年,清华大学就生产出了我国第一辆氢燃料电池观光车。2001年,上汽集团携手通用汽车公司合资的泛亚技术中心,研制出“凤凰”氢燃料电池汽车。上海世博会期间,上汽集团提供了174辆氢燃料电池车供世博会使用。

在商用车领域,纯电动卡车和天然气卡车,一直是我国新能源车型主攻的方向,对于氢燃料电池车鲜有涉及,重汽这次推出码头牵引车,做了第一个“吃螃蟹”的人,让人们看到了燃料电池与卡车结合的希望。然而,在商用车的另一分支——氢燃料电池客车上,已经取得了较大成绩。

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福田欧辉氢燃料电池客车

2013年,福田与亿华通开始研发氢燃料电池项目,2014年生产出5辆第二代12米氢燃料电池电动客车。通过近几年来的发展,福田已经在氢燃料电池电动客车研发、制造、燃料供给等环节,取得阶段性成绩。

2016年,与有车(北京)新能源汽车租赁有限公司签订了100辆8.5米氢燃料电动客车销售合同,开启氢燃料电动客车的商业化运作。2017年4月,欧辉8.5米氢燃料明星车型BJ6852,在上海国际车展上抢尽风头,成为众人瞩目的焦点。

氢燃料电池卡车的推广难度在哪?

前有氢燃料电池客车的经验之谈,后有重汽码头牵引车的投石问路,将氢燃料电池技术推广至普通物流卡车上,是否靠谱?我们采访了多位专业人士,在他们看来,“前途是光明的,道路是曲折的”,除了技术难题有待攻克,资金成本也是阻碍推广的难题之一,发展氢燃料电池卡车还有比较长的路要走。

氢气制取难度大

我们在实验室里制取氢气的方法很多,但在实际生产中使用最多的,一是电解水,二是通过甲烷燃烧转化。

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通过甲烷大规模制取氢气

如果想要一辆百分百环保的氢燃料电池卡车,就必须以不造成污染的方式来制造氢气,即电解水,用电将水分解成氧气和氢气。目前,最好的电解水系统的能量转化率只有80%,在没有更好的催化剂作用下,制取困难,耗费的电能也较高,因此成本控制比较困难。

相比电解水,甲烷转化要更划算,但却会造成污染。蒸汽需要加热到700到1000摄氏度,然后与甲烷结合生成氢气和一氧化碳,以及少量二氧化碳。不过,得益于水力压裂法生产的大量天然气,美国有95%的氢气通过这种方法来制造。

氢燃料电池生产复杂

除氢气的制取,国内氢燃料电池的关键材料、相关零部件的生产流水线、生产工艺等配套稀缺,这使得氢燃料电池本身的制造更加复杂。

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氢燃料电池车

氢燃料电池技术中最核心、最基础的技术是膜电极,其重要性相当于电脑和手机的芯片,而国产膜电极在耐久性和性能上还有待提升。目前,国产膜电极的寿命最高能达到8000小时,国际上最好的水平是10000小时以上,这也直接决定了氢燃料电池的寿命。

另外,我国氢燃料电池现只有应用于客车的案例,将电池安装在卡车,特别是重卡上,需要支持更大的马力,以及更长的续航里程,这就要经过进一步技术开发、试验,投入更多人力物力财力,循序渐进而非一蹴而就。

加氢站建设成本高

类似其他的新能源,包括电能、天然气,将氢气作为卡车燃料,必然涉及到长途运输中燃料补充的问题,加氢站的建设又是一个绕不开的话题。然而,就当今的技术水平,氢气储运设备工艺制造要求高,因此建设这样的加氢站需要巨大的投入。

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建造氢气燃料站投入巨大

根据一家国外媒体披露的数据,普通的电动汽车充电站只需花数十万美来建造,特斯拉的超级充电站建造成本高达 30 万美元。但建造一个氢气燃料站需要花费100万至200万美元。

为促进加氢站建设,2014年底财政部、科技部等4部委发布通知,对符合国家技术标准且日加氢能力不少于200公斤的新建燃料电池汽车加氢站,中央财政给予每站奖励400万元。尽管如此,这样高昂的建设投资,仍然会吓退不少观望者。

通过天然气卡车的推广过程,足以见得气站覆盖程度的重要性。未来,即使技术问题完全攻克,配套的加氢站建设不能够满足用户需求,氢燃料电池卡车纵使环保,也只能半途而废。

安全问题易引疑虑

此外,安全问题也是一个不容忽视的问题。未来,氢燃料电池卡车投入长距离运营,必然将安装储氢瓶,而氢气储存需要极强的高压,这让人们对于其安全性不免存在疑虑。

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丰田储氢瓶

长途运输面临的突发情况复杂,交通事故引发着火也是常有的事,这对储氢瓶的可靠性、安全性提出很大考验。

更为困难的是,在技术成熟的前提下,让人们放宽心,接受这个新事物,也是需要一定的过程和时间。

这一切是不是说明氢气燃料电池卡车没戏了呢?

答案自然不会那样绝对。目前,国内的氢燃料电池项目研究还在初始阶段,方兴未艾,下结论为时尚早。

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重汽氢燃料码头牵引车

2016年,对于新能源汽车行业可以说是不平静的一年,“骗补”风波后,国家对于补贴管理愈发严格。按照国家规定,自2017年各类车型设置补贴上限,2019-2020年在此基础上退坡20%,但但燃料电池车的补贴标准保持不变,足以见得国家对其支持力度。

政策的利好环境给予技术的发展提供有利的条件。氢燃料电池卡车,作为新生事物,发展必然会经历种种困难,就如同多年前电动车、燃气车一路走来一样。现如今,电动车和燃气车虽然没有发展到完全取代柴油车的程度,但在投入实际运营已经不成问题。同理,我们也应该给氢燃料电池车的发展,一定的耐心,一定的信心。(文/张雅静)

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