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2022-07-29 19:52
每个月总有几天,氢能源像要翻身了

本文来自微信公众号:autocarweekly (ID:autocarweekly),作者:嗷嗷胡,头图来自:视觉中国


69.99万元,这是长安深蓝SL03氢电版的上市定价,足够买3辆其他版本的SL03,还有得找。其实明眼人都能一眼看出,这个氢电版压根就不是用来“卖”的:其象征意义要远远大于其市场价值。


毕竟众所周知,就眼下这个几乎为零的基建状态,车企要是指望氢能源车发家致富,不如去批发戴森吹风机卖给和尚。


今年以来,大概是因为新能源板块日子不再舒服,更新锐的氢能源概念仿佛成了备受期待,却中气不足的下一棒。每隔十天半个月,总会有几天冒出头刷刷存在,然而没等你反应过来,又毫不意外地冷却重归蛰伏。


无论给过多少次机会,它好像就是不大中用。


一、高成本是阻碍,但又不是


贵,一个字简单粗暴,这就是氢能源车始终无法走向主流的最直接原因。即便70万的深蓝SL03氢电版视作特例,丰田已发展到第二代的Mirai在日本也卖到了合人民币50万元,比同级别的丰田燃油车(皇冠)贵出了整整一个层级。


但贵不单纯是原因,贵同样也是结果。


曾几何时,当年我们谈论最早一批锂电池电动车时,“太贵了”也是最常用的说辞。再远一点,今天满大街跑的丰田双擎混动,最早的普锐斯进口入华时可是卖到30万元以上。贵,永远是新技术应用早期不可避免的问题,大家都一样。


后来我们知道,电车之贵,只是一时的贵。随着技术进步、用户增加,市场规模扩大、生产成本降低,随着时间流逝形成了良性循环。今天,混动和纯电都来到了人们可以接受的价位,于是桃李天下儿孙满堂。


说到贵……


氢能源车之贵,具体来讲是氢燃料电池车之贵,除了研发、试验、批量小等新技术们通用的因素外,独占的成本大头是氢燃料电池装置/燃料电池堆和高压储氢罐,这两样都是至少五位数人民币级别的存在。


燃料电池堆的前两大成本组成:一是质子交换膜(PEM)、二是催化剂,二者合计可以占到燃料电池堆成本的一半左右。质子交换膜昂贵,主要来自工艺难度及复杂性,这意味着规模化、成熟化有望大幅降低成本。



2017年的一份研究报告认为,丰田初代Mirai的燃料电池堆若产量由1000台增至3000台,质子交换膜的成本可降低一半。虽然这是第三方分析测算的结果,并且对象是距今多年的第一代燃料电池车,不过如此大的幅度体现了行业对规模化降本可能性的认同和预期。


曾经,催化剂是燃料电池堆的成本噩梦,因其主要原料铂作为贵金属,成本几乎不可能随着产量扩大而明显降低。这个问题至今仍存在,但铂用量已从曾经的动辄上百克降低到了15~20克。即铂成本已低于5000元人民币,若要走向普及仍是不菲的负担,但如果只考虑初期走出非主流则其影响已可接受。



成本不易因规模化而降低的主要部件,还有储氢罐。储氢罐不是一个简单的高压气瓶,由于氢分子是最小的分子,又存在着金属材料“氢脆”问题,再加上重量方面的考虑(总不能用不锈钢),车用储氢罐通常由多层高分子强化纤维复合材料制造,典型如碳纤维。


而碳纤维这一类材料,过去数年不少车企都曾试图将其生产规模化、平价化,从而增加在车身等方面的应用。然而几年过去,当初雄心勃勃如宝马,也放弃了碳纤维复合材料的大规模应用梦。车用高压储氢罐所需材料与之类似,工艺甚至还更为复杂、精密。



总体来讲,氢燃料电池车有一定的规模化降低成本的空间,但同时也仍然亟需新的技术、新的材料,来替代部分难以靠规模化消化掉的成本,比如替代铂的新催化剂、替代多层高分子复材的新储氢罐材质。


正如尴尬但总好过消失的现状:弃之可惜,因为确实存在一些现实应用的希望;食之无味,因为又确实仍有一些“没办法”的事需要突破。


二、“最轻气体”是优势,也是命门


只要不再用油,基础设施永远是一道坎。只是和锂电池电动车比起来,氢能源的这道坎还要更高一些。


在加氢站、输氢管面前,电动车看似轰轰烈烈的大建充电站运动,就像是小孩子过家家。同样是发展最初期,电动车可以无需任何基础设施,哪怕是靠家用插头动辄充一晚,至少还能动弹。而氢燃料电池车在没有加氢站的情况下,怕是没人敢自助加氢。


当然,今天的快速充电桩其实仍不能满足“彻底替代燃油车”的终极愿景,但就基础设施的完善路径来讲,充电设施的发展是一个线性的过程,这给予了电动车从无到有、从可用到堪用、从堪用到好用,乃至未来从好用到“比加油更方便”的逐渐发展机会。


而氢气所需的相关基建问题,几乎没有什么可借力的现成,反而要将全社会折腾个遍。


电动车早期可以直接利用电网,建设超充站也“只是”需要配电支持。而氢能源唯一能利用的,只有数量远远不足的车用天然气加气站。并且,由于氢气分子远小于天然气,储氢压力更高,爆炸极限宽得多,哪怕将现有加气站改为加氢站也并非易事。


无意也无力去计算充电站与加氢站究竟哪个更“划算”,但明显可知的是,电动车对于高性能充电站从无到有再到精的“线性”需求,客观上如同温水煮青蛙的效果。这是需要几乎从零开始建设加氢站的氢能源车所无法比拟的。


甚至不限于补能体系,将汽车能源由液态改为气态,还要面对更高的日常泄露风险。氢气的爆炸极限宽度达到4%~75%,即一定空间内的氢气浓度,只有在低于4%或高于75%时不会发生爆炸。作为对比,天然气的爆炸极限为10~15%。


这意味着,对于氢能源车氢气泄漏可能的容忍度极低,尤其在地下车库这类封闭环境中,同时还需要高敏感度的气体泄露检测、处理体系。今天的锂电池起火,已经使得某些地下车库对电动车说不,氢能源车倘若从零走向一,同样要面对这一问题。


2019年挪威一加氢站爆炸


泄露风险也限制了车辆设计,大体积圆柱形的高压储氢罐,对于整车布置来讲并不是什么好消息。目前氢能源车的储氢罐大多不超过三个,单个直径较大增加了空间布置难度,多放置于后备厢下方、后座下方、中央通道,很难做到完全不影响乘坐与装载。



丰田不久前申请了一个多储氢罐组成“氢罐包”的专利,10个细长储氢罐可以平铺于车底,甚至可能考虑了与纯电动车的电池包互换。但储氢罐过多除了增加制造成本,还会因更多的管路密封环节导致更多泄露风险。在氢气本就易爆易泄漏的情况下,这种设计恐怕只能停在纸面。


那么,或许有一种方法,能以液态燃料的方式利用氢?


三、零碳的最大阻碍,是零碳本身?


虽然我们总习惯称“氢能源”,但氢气并不是一种能源。


氢并非能源,而只是能源的载体。其实锂电池也不是什么“新‘能源’”,而是将其他能源以电能形式储存的载体。氢气既不是矿产,也无法自然生成,需要消耗其他能源来制备获得。正如锂电池里的电并非自发生成,而是存储的火电、水电、风电等等。


既然只是能源载体,那么为何非要以氢气方式存储呢?除了重量轻、热值高,氢气最大的优点,自然是燃烧/燃料电池的反应产物只有水。这相当于将零排放的压力,在车辆终端层面彻底摘除了,无需考虑碳排放和污染问题(理论上)


甲醇制氢燃料电池车的基本组成,Methanol reformer=甲醇重整装置


但如果这些优点所附带的缺点过于难以解决,“用氢气以外的方式”来利用氢能就有了价值。最具代表性的方式是甲醇制氢,车辆加注的是液态甲醇,车载重整装置生成含氢重整气,再进入燃料电池装置产生电能。


数年前,国内新造车品牌爱驰资助下的Gumpert曾推出一款甲醇燃料电池跑车,这是目前仅有叫得上名的产品。甲醇作为一种液体燃料也可以直接用于内燃机,比如吉利最近就推出了帝豪的醇电混动版,这种方式应用更快、成本更低,但效率不及燃料电池。


这条路线之所以不为公众所知,一个最致命的问题是,甲醇燃料反应的生成物中有二氧化碳。


零碳,是这个时代的背景板,是支撑整个绿色可持续产业的响亮口号。有碳,几乎已经直接宣判了这条技术路线的死刑。涉足甲醇(制氢)燃料电池技术的车企并不少,但多半属于技术储备性质,鲜有认真发展的,以至于连个概念车都难找。


实际上,甲醇之所以被视为一种新能源,原因正是其碳排放远低于燃油车。根据计算方式的不同(取决于甲醇来源、燃烧或制氢等),相对于目前化石能源的碳减排达到75%~90%。同时,甲醇之中绿色甲醇的制备是需要回收二氧化碳的,具备从整体上实现碳中和的潜力。


甲醇也存在一些问题,比如甲醇燃料有一定的腐蚀性需特殊注意;甲醇制氢、燃料电池发电的系统还需发展验证。不过最关键的问题,是车辆自身并非“零碳”的市场认知问题,既包括消费市场,更包括资本市场。


甲醇作为氢燃料电池的“曲线救国”,规避了氢气气体燃料带来的一系列储运、安全难题,丢掉了储氢罐这一成本和布置上的大包袱,但一样面对着燃料电池在发展进度上的压力,同时还多出了低碳而非零碳这样容易被一票否决的舆论劣势。


整个燃料电池阵营,还需要面对当下主流趋势——锂电池电动车的压制。


由于技术发展、民众认知、基础设施、市场覆盖等各方面进度全面落后,燃料电池汽车要想得到更多投入、进入良性发展循环,要么需要突然具备某种远超锂电池电动车的优势,要么需要后者的发展陷入停顿。


否则,燃料电池不足以说服全社会,放弃为锂电池电动车所做的巨大投入与改变。即所谓马太效应,强者愈强。如果燃料电池与锂电池并肩站在起跑线,发展得更快就会得到机会;但当锂电池已经远远领先,燃料电池再想得到观众投票,要么得表现出明显远超对手的加速度,要么需要对手自己绊倒止步。


电动车由来已久的续航问题,近期遭遇的原材料成本问题,未来可能还会发酵的起火问题,都是氢能源阵营潜在的机会;直接上零碳是否忽视了现状、操之过急,更现实的低碳路线是否该被拾起,燃料电池技术能否兑现性能,这些是氢能源可以争取的变化。


——但眼下,这些还都不够。氢能源尚没有取代锂电池的能力,迄今为止也没看到取代锂电池的机遇,所以只能位居次席。车企们纷纷造出氢燃料电池车,但无一不是为了技术储备和成果展示,没有人会把自己的身家性命寄托在未知上。


我们唯一能够确定的是,对于那些不确定的事物,任何确定性的说法,都可以确定是鬼扯。


本文来自微信公众号:autocarweekly (ID:autocarweekly),作者:嗷嗷胡

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