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电池博客

燃料电池汽车的命门是什么呢?

来源:宝鄂实业    2019-03-12 22:35    点击量:

氢燃料电池车作为面向未来的汽车能源技术,长续航无污染的优点显而易见,但成本居高不下始终是阻碍大规模推广应用的重要原因。与此同时,日本丰田Mirai(参数|询价)的大幅降本引起了全球关注,但在其背后,日本国内家用燃料电池系统(Ene-Farm)的推广是否也起到了重要的降本促进作用?中国是否该效仿该路径来实施相应的推广计划?我们就来研究一下Ene-Farm的相关问题,以期对国内产业发展提供借鉴。

 

 

一、燃料电池汽车的命门:成本

 

燃料电池车主要是以氢氧电化学反应为动力来源的汽车,具有长续航、零排放、燃料补给速度快、功率大、运行平稳等诸多优点,被广泛视为21世纪终极车用能源技术。但燃料电池车的缺点也同样明显,其中最主要的就是成本太过高昂。

 

高昂到什么程度呢?高昂到即便是财大气粗的中国,也需要对其进行20-50万元不等的单车补贴(基准),才勉强能进行推广应用。即便如此,国内产量仍然缪缪无几,2018年也才生产了1000多辆。

 

当然,提到成本,就不得不提丰田的Mirai,作为全球率先量产并投放市场的燃料电池乘用车,其之所以敢站在市场开卖,还是与其成本大幅下降有很大关系:从最初立项的预计售价1亿日元(约600万人民币),到2018年日本国内补贴后售价500余万日元(约30万人民币)。

 

丰田Mirai之所以能实现如此明显的降本,除了量产规模扩大、混合动力系统大规模应用、系统简化等原因之外,还有一点必须予以重视:整个电池系统的成本是如何降低的?

 

毕竟,作为整车里面成本最高的部分,燃料电池系统的降本才是关键,无论如何去简化,基于质子交换膜(PEMFC)为核心的电堆系统是不可能被拿掉的。

 

二、Mirai降本是否借了Ene-Farm的东风?

 

无独有偶,日本还有另一项产品也用到了以质子交换膜为核心的电堆系统,那就是Ene-Farm(家用燃料电池热电联供系统)。

 

再翻查一下,原来丰田也有用到这个东西,旗下的爱信精机早就应用了该系统。

 

具体来讲,爱信精机这套系统采用了SOFC技术路线,也就是我们熟知的固体氧化物技术路线,输出功率700W,发电效率达到了46.5%。不仅是爱信精机,其实东芝和松下也有相关的产品,也就是聚合物电解质的Ene-Farm产品,其中应用到了质子交换膜。

 

而Ene-Farm的工作原理可以简单概括为:通过天然气制取氢气,再通过氢气发电来提供家庭用的热能和电能,包括热水、暖气、供电等。这套系统从日本政府大力补贴至今,全社会已经推广应用了近30万套。

 

随着推广规模的扩大,以及几大厂家的竞争加强,整个系统的成本在快速下降,从最初的800万日元降至了目前的100万日元左右,也就是6-7万元人民币/套。

 

目前还没有确切的统计分析,来确定Ene-Farm的规模化应用对于日本燃料电池车的成本下降到底有多大的促进作用。但可以绝对肯定的是,Ene-Farm中采用的电极、电解质膜、催化剂、分离器等都是汽车通用的关键部件,远超于燃料电池车的应用量对于整个产业链的成本降低作用肯定是极其明显的;同时,Ene-Farm还带动了氢气的生产、运输等环节的发展,形成了产业协同效应。可以说,丰田Mirai的成本降低,Ene-Farm作用功不可没。

 

三、日本政府大力推动是首要动力

 

Ene-Farm得到有效推广,与日本政府的关系密不可分:2009年,单套Ene-Farm价格约340万日元,再加上50万日元左右的施工费,但政府给予了140万日元的补贴,因此用户实际负担金额为250万日元左右(约15万人民币),虽然补贴连连下降,但2015年ENE-FARM的合计补贴金额还是达到了222亿日元之多。

 

之所以日本如此强烈推进,是因为日本的国土资源情况极为特殊,作为一个岛国,日本绝大多数资源或者能源都需要进口,无法实现能源独立。因此强烈的危机感促使日本上下对发展可独立的能源需求极为迫切。

 

氢能无疑是一个优秀的选项,即便不采用天然气制氢,也可以通过无穷无尽的太阳能/水/核电来电解水制氢,实现社会能源的独立供给,虽然很困难但至少是一个具有可行性的技术选项。

 

也就是说,在面向未来的可持续发展道路上,日本要想摆脱能源受制于人,氢能社会是不得已押宝又必须押宝的选项:即便赌失败了,也不会有怨言,毕竟没有更好的选项。