每個月總有幾天,氫能源像要翻身了

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,作者:嗷嗷胡,頭圖來自:視覺中國

69。99萬元,這是長安深藍SL03氫電版的上市定價,足夠買3輛其他版本的SL03,還有得找。其實明眼人都能一眼看出,這個氫電版壓根就不是用來“賣”的:其象徵意義要遠遠大於其市場價值。

畢竟眾所周知,就眼下這個幾乎為零的基建狀態,車企要是指望氫能源車發家致富,不如去批發戴森吹風機賣給和尚。

今年以來,大概是因為新能源板塊日子不再舒服,更新銳的氫能源概念彷彿成了備受期待,卻中氣不足的下一棒。每隔十天半個月,總會有幾天冒出頭刷刷存在,然而沒等你反應過來,又毫不意外地冷卻重歸蟄伏。

無論給過多少次機會,它好像就是不大中用。

一、高成本是阻礙,但又不是

貴,一個字簡單粗暴,這就是氫能源車始終無法走向主流的最直接原因。即便70萬的深藍SL03氫電版視作特例,豐田已發展到第二代的Mirai在日本也賣到了合人民幣50萬元,比同級別的豐田燃油車

(皇冠)

貴出了整整一個層級。

但貴不單純是原因,貴同樣也是結果。

曾幾何時,當年我們談論最早一批鋰電池電動車時,“太貴了”也是最常用的說辭。再遠一點,今天滿大街跑的豐田雙擎混動,最早的普銳斯進口入華時可是賣到30萬元以上。貴,永遠是新技術應用早期不可避免的問題,大家都一樣。

後來我們知道,電車之貴,只是一時的貴。隨著技術進步、使用者增加,市場規模擴大、生產成本降低,隨著時間流逝形成了良性迴圈。今天,混動和純電都來到了人們可以接受的價位,於是桃李天下兒孫滿堂。

說到貴……

氫能源車之貴,具體來講是氫燃料電池車之貴,

除了研發、試驗、批次小等新技術們通用的因素外,獨佔的成本大頭是氫燃料電池裝置/燃料電池堆和高壓儲氫罐

,這兩樣都是至少五位數人民幣級別的存在。

燃料電池堆的前兩大成本組成:一是質子交換膜

(PEM)

、二是催化劑,二者合計可以佔到燃料電池堆成本的一半左右。質子交換膜昂貴,主要來自工藝難度及複雜性,這意味著規模化、成熟化有望大幅降低成本。

每個月總有幾天,氫能源像要翻身了

2017年的一份研究報告認為,豐田初代Mirai的燃料電池堆若產量由1000臺增至3000臺,質子交換膜的成本可降低一半。雖然這是第三方分析測算的結果,並且物件是距今多年的第一代燃料電池車,不過如此大的幅度體現了行業對規模化降本可能性的認同和預期。

曾經,催化劑是燃料電池堆的成本噩夢,因其主要原料鉑作為貴金屬,成本幾乎不可能隨著產量擴大而明顯降低。這個問題至今仍存在,但鉑用量已從曾經的動輒上百克降低到了15~20克。即鉑成本已低於5000元人民幣,若要走向普及仍是不菲的負擔,但如果只考慮初期走出非主流則其影響已可接受。

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成本不易因規模化而降低的主要部件,還有儲氫罐。儲氫罐不是一個簡單的高壓氣瓶,由於氫分子是最小的分子,又存在著金屬材料“氫脆”問題,再加上重量方面的考慮

(總不能用不鏽鋼)

,車用儲氫罐通常由多層高分子強化纖維複合材料製造,典型如碳纖維。

而碳纖維這一類材料,過去數年不少車企都曾試圖將其生產規模化、平價化,從而增加在車身等方面的應用。然而幾年過去,當初雄心勃勃如寶馬,也放棄了碳纖維複合材料的大規模應用夢。車用高壓儲氫罐所需材料與之類似,工藝甚至還更為複雜、精密。

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總體來講,

氫燃料電池車有一定的規模化降低成本的空間,但同時也仍然亟需新的技術、新的材料,來替代部分難以靠規模化消化掉的成本

,比如替代鉑的新催化劑、替代多層高分子復材的新儲氫罐材質。

正如尷尬但總好過消失的現狀:棄之可惜,因為確實存在一些現實應用的希望;食之無味,因為又確實仍有一些“沒辦法”的事需要突破。

二、“最輕氣體”是優勢,也是命門

只要不再用油,基礎設施永遠是一道坎。只是和鋰電池電動車比起來,氫能源的這道坎還要更高一些。

在加氫站、輸氫管面前,電動車看似轟轟烈烈的大建充電站運動,就像是小孩子過家家。同樣是發展最初期,電動車可以無需任何基礎設施,哪怕是靠家用插頭動輒充一晚,至少還能動彈。而氫燃料電池車在沒有加氫站的情況下,怕是沒人敢自助加氫。

當然,今天的快速充電樁其實仍不能滿足“徹底替代燃油車”的終極願景,但就基礎設施的完善路徑來講,充電設施的發展是一個線性的過程,這給予了電動車從無到有、從可用到堪用、從堪用到好用,乃至未來從好用到“比加油更方便”的逐漸發展機會。

而氫氣所需的相關基建問題,幾乎沒有什麼可借力的現成,反而要將全社會折騰個遍。

電動車早期可以直接利用電網,建設超充站也“只是”需要配電支援。而氫能源唯一能利用的,只有數量遠遠不足的車用天然氣加氣站。並且,由於氫氣分子遠小於天然氣,儲氫壓力更高,爆炸極限寬得多,哪怕將現有加氣站改為加氫站也並非易事。

無意也無力去計算充電站與加氫站究竟哪個更“划算”,但明顯可知的是,電動車對於高效能充電站從無到有再到精的“線性”需求,客觀上如同溫水煮青蛙的效果。這是需要幾乎從零開始建設加氫站的氫能源車所無法比擬的。

甚至不限於補能體系,將汽車能源由液態改為氣態,還要面對更高的日常洩露風險。氫氣的爆炸極限寬度達到4%~75%,即一定空間內的氫氣濃度,只有在低於4%或高於75%時不會發生爆炸。作為對比,天然氣的爆炸極限為10~15%。

這意味著,對於氫能源車氫氣洩漏可能的容忍度極低,尤其在地下車庫這類封閉環境中,同時還需要高敏感度的氣體洩露檢測、處理體系。今天的鋰電池起火,已經使得某些地下車庫對電動車說不,氫能源車倘若從零走向一,同樣要面對這一問題。

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2019年挪威一加氫站爆炸

洩露風險也限制了車輛設計,大體積圓柱形的高壓儲氫罐,對於整車佈置來講並不是什麼好訊息。目前氫能源車的儲氫罐大多不超過三個,單個直徑較大增加了空間佈置難度,多放置於後備廂下方、後座下方、中央通道,很難做到完全不影響乘坐與裝載。

每個月總有幾天,氫能源像要翻身了

豐田不久前申請了一個多儲氫罐組成“氫罐包”的專利,10個細長儲氫罐可以平鋪於車底,甚至可能考慮了與純電動車的電池包互換。但儲氫罐過多除了增加製造成本,還會因更多的管路密封環節導致更多洩露風險。在氫氣本就易爆易洩漏的情況下,這種設計恐怕只能停在紙面。

那麼,或許有一種方法,能以液態燃料的方式利用氫?

三、零碳的最大阻礙,是零碳本身?

雖然我們總習慣稱“氫能源”,但氫氣並不是一種能源。

氫並非能源,而只是能源的載體。其實鋰電池也不是什麼“新‘能源’”,而是將其他能源以電能形式儲存的載體。氫氣既不是礦產,也無法自然生成,需要消耗其他能源來製備獲得。正如鋰電池裡的電並非自發生成,而是儲存的火電、水電、風電等等。

既然只是能源載體,那麼為何非要以氫氣方式儲存呢?除了重量輕、熱值高,氫氣最大的優點,自然是燃燒/燃料電池的反應產物只有水。這相當於將零排放的壓力,在車輛終端層面徹底摘除了,無需考慮碳排放和汙染問題

(理論上)

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甲醇制氫燃料電池車的基本組成,Methanol reformer=甲醇重整裝置

但如果這些優點所附帶的缺點過於難以解決,“用氫氣以外的方式”來利用氫能就有了價值。最具代表性的方式是甲醇制氫,車輛加註的是液態甲醇,車載重整裝置生成含氫重整氣,再進入燃料電池裝置產生電能。

數年前,國內新造車品牌愛馳資助下的Gumpert曾推出一款甲醇燃料電池跑車,這是目前僅有叫得上名的產品。甲醇作為一種液體燃料也可以直接用於內燃機,比如吉利最近就推出了帝豪的醇電混動版,這種方式應用更快、成本更低,但效率不及燃料電池。

這條路線之所以不為公眾所知,一個最致命的問題是,甲醇燃料反應的生成物中有二氧化碳。

零碳,是這個時代的背景板,是支撐整個綠色可持續產業的響亮口號。有碳,幾乎已經直接宣判了這條技術路線的死刑。涉足甲醇

(制氫)

燃料電池技術的車企並不少,但多半屬於技術儲備性質,鮮有認真發展的,以至於連個概念車都難找。

實際上,甲醇之所以被視為一種新能源,原因正是其碳排放遠低於燃油車。根據計算方式的不同

(取決於甲醇來源、燃燒或制氫等)

,相對於目前化石能源的碳減排達到75%~90%。同時,甲醇之中綠色甲醇的製備是需要回收二氧化碳的,具備從整體上實現碳中和的潛力。

甲醇也存在一些問題,比如甲醇燃料有一定的腐蝕性需特殊注意;甲醇制氫、燃料電池發電的系統還需發展驗證。不過最關鍵的問題,是車輛自身並非“零碳”的市場認知問題,既包括消費市場,更包括資本市場。

甲醇作為氫燃料電池的“曲線救國”,規避了氫氣氣體燃料帶來的一系列儲運、安全難題,丟掉了儲氫罐這一成本和佈置上的大包袱,但一樣面對著燃料電池在發展進度上的壓力,同時還多出了低碳而非零碳這樣容易被一票否決的輿論劣勢。

整個燃料電池陣營,還需要面對當下主流趨勢——鋰電池電動車的壓制。

由於技術發展、民眾認知、基礎設施、市場覆蓋等各方面進度全面落後,燃料電池汽車要想得到更多投入、進入良性發展迴圈,要麼需要突然具備某種遠超鋰電池電動車的優勢,要麼需要後者的發展陷入停頓。

否則,燃料電池不足以說服全社會,放棄為鋰電池電動車所做的巨大投入與改變。即所謂馬太效應,強者愈強。如果燃料電池與鋰電池並肩站在起跑線,發展得更快就會得到機會;但當鋰電池已經遠遠領先,燃料電池再想得到觀眾投票,要麼得表現出明顯遠超對手的加速度,要麼需要對手自己絆倒止步。

電動車由來已久的續航問題,近期遭遇的原材料成本問題,未來可能還會發酵的起火問題,都是氫能源陣營潛在的機會;直接上零碳是否忽視了現狀、操之過急,更現實的低碳路線是否該被拾起,燃料電池技術能否兌現效能,這些是氫能源可以爭取的變化。

——但眼下,這些還都不夠。氫能源尚沒有取代鋰電池的能力,迄今為止也沒看到取代鋰電池的機遇,所以只能位居次席。車企們紛紛造出氫燃料電池車,但無一不是為了技術儲備和成果展示,沒有人會把自己的身家性命寄託在未知上。

我們唯一能夠確定的是,對於那些不確定的事物,任何確定性的說法,都可以確定是鬼扯。

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