中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：十幾年前，氫燃料電池如同隧道盡頭的曙光照亮了人們對(duì)動(dòng)力總成系統(tǒng)的探索之路。這一技術(shù)被曾被奉為解決內(nèi)燃機(jī)弊病的良方，滿足日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)的必由之路，以及通往非化石燃料未來的康莊大道。
當(dāng)時(shí)的通用汽車公司對(duì)其寄予厚望，在紐約北部成立了專門的學(xué)校支持燃料電池技術(shù)的發(fā)展。學(xué)校與通用位于密西根州沃倫市的技術(shù)中心距離很遠(yuǎn)，同樣，在這里誕生的原型樣車與1960年代末技術(shù)中心研發(fā)的第一輛氫燃料電池汽車（下稱FCV）Electrovan相比更是有了翻天覆地的變化。
2002年的樣車雪佛蘭S-10皮卡，搭載了電池以及從汽油中提取氫的重置裝置為燃料電池提供動(dòng)力。盡管重量達(dá)到了2858kg，啟動(dòng)過程耗時(shí)6分鐘，但由于比起通用早先的燃料電池項(xiàng)目有了長足進(jìn)步，這輛S-10皮卡在當(dāng)時(shí)受到了廣泛贊譽(yù)。
1960年代末技術(shù)中心研發(fā)的第一輛氫燃料電池汽車（下稱FCV）Electrovan。
時(shí)任通用研發(fā)副總裁的拉里·伯恩斯（Larry Burns）稱S-10是實(shí)現(xiàn)2010年前FCV上路目標(biāo)的里程碑。隨后，更多的樣車被用來進(jìn)一步測試FCV的可靠性及耐用性。
燃料電池技術(shù)的支持者有很多，包括車企、供應(yīng)商、政府機(jī)構(gòu)以及公私合作組織，在他們看來，燃料電池將很快取代內(nèi)燃機(jī)。
當(dāng)然也不乏唱衰者。當(dāng)時(shí)的通用副總裁鮑勃·盧茨（Bob Lutz）認(rèn)為這個(gè)項(xiàng)目消耗了研發(fā)資源，忽視了更亟待解決的需求，也未能產(chǎn)出任何重大的有益成果。
他在《Car Guys vs. Bean Counters》一書中寫道：“我們?nèi)剂想姵仨?xiàng)目的問題在于，盡管通用汽車付出了很大努力，但世人把它看成‘霧件’（開發(fā)完成前就開始宣傳的產(chǎn)品，也許這些產(chǎn)品根本就不會(huì)問世）。這個(gè)項(xiàng)目有很多可以拿來攻擊的弱點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)遙遙無期，初期產(chǎn)品截止日期一再改動(dòng)，反對(duì)者很容易就能發(fā)現(xiàn)加氫基礎(chǔ)設(shè)施不足?！?
書中還有這樣一段話：“通用是氫燃料電池研發(fā)的絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)者……但媒體和公眾始終未能對(duì)這一點(diǎn)產(chǎn)生共鳴?！?
當(dāng)時(shí)的通用副總裁鮑勃·盧茨（Bob Lutz）認(rèn)為這個(gè)項(xiàng)目消耗了研發(fā)資源，忽視了更亟待解決的需求，也未能產(chǎn)出任何重大的有益成果。
但這些一直未能阻止支持者們探索的腳步，直到2009年任美國能源部長的朱棣文（Steven Chu）減少了對(duì)FCV研發(fā)的財(cái)政支持。他認(rèn)為，建立在燃料電池基礎(chǔ)上的交通體系要求太多的技術(shù)“奇跡”——?dú)涞墨@得、運(yùn)輸及儲(chǔ)存、大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及燃料電池技術(shù)上的突破。
預(yù)算減少的車企開始尋求其他解決方案：發(fā)展油電混合動(dòng)力、電動(dòng)汽車以及提升內(nèi)燃機(jī)效率。與此同時(shí)，作為燃料來源的石油供應(yīng)增加，價(jià)格也相對(duì)便宜，曾經(jīng)被視為未來交通希望的燃料電池就此從公眾視野中就此消失。
然而，燃料電池的研發(fā)工作從未中斷，一段時(shí)間的沉寂后，它正在慢慢返回舞臺(tái)。
福特全球動(dòng)力總成研發(fā)及高級(jí)工程負(fù)責(zé)人Andreas Schamel表示：“我們從未完全放棄燃料電池，在低谷的時(shí)候進(jìn)程有所放緩，但4年前我們又加快了研發(fā)速度。”他認(rèn)為雖然現(xiàn)在燃料電池汽車的銷售是3位數(shù)，“但在下個(gè)十年可以達(dá)到5位數(shù)的水平”。
燃料電池價(jià)格下降是FCV重生的一個(gè)原因。豐田在過去5年內(nèi)將生產(chǎn)FCV的成本減少了95%。
加拿大燃料電池堆開發(fā)商和生產(chǎn)商Ballard首席財(cái)務(wù)官Tony Guglielmin說道：“十年前讓一輛FCV上路的成本可能是幾十萬、幾百萬美元，現(xiàn)在還不用10萬美元……價(jià)格還是很貴，但相比之前已經(jīng)下降了很多。燃料電池和整車生產(chǎn)成本都出現(xiàn)了大幅下降。”
First Element正是以此為切入點(diǎn)。這家公司與車企及加利福尼亞燃料電池合作伙伴(CaFCP)共同打造加了加氫站網(wǎng)絡(luò)。
FCV的優(yōu)勢顯而易見。
從消費(fèi)者角度來看，F(xiàn)CV與電動(dòng)汽車同屬無污染交通工具，但不必?fù)?dān)心電動(dòng)汽車存在的續(xù)航問題，現(xiàn)在續(xù)航最久的電動(dòng)汽車一次充電也只能行駛200多英里（320km）。FCV續(xù)航能力與內(nèi)燃機(jī)相當(dāng)，補(bǔ)充燃料的過程簡單快捷，在長期的耐用性測試中顯示推進(jìn)裝置維護(hù)費(fèi)用極低。
還有經(jīng)常被忽視的一點(diǎn)是，F(xiàn)CV不需要消費(fèi)者對(duì)電池有太多了解，或者改變他們的駕駛模式，操作起來如內(nèi)燃機(jī)汽車一樣簡單。Ballard投資人關(guān)系負(fù)責(zé)人Guy McAree表示：“燃料電池補(bǔ)充燃料的時(shí)間以及續(xù)航上與汽油汽車一樣。電動(dòng)汽車需要消費(fèi)者行為的改變，我認(rèn)為這是最大的障礙。”
盧茨至今不看好燃料電車。但朱棣文在2013年離任前改變了立場。他表示能源部將“繼續(xù)支持燃料電池項(xiàng)目”，這是一項(xiàng)“重要的科技”。
Colorado ZH2具備低噪音、低熱量、寬扭矩輸出、低能耗優(yōu)勢，在干旱地區(qū)還可以為士兵提供水源，除此之外，F(xiàn)CV還可以作為移動(dòng)的能源站。
但擺在眼前的問題是：缺少生產(chǎn)、儲(chǔ)存以及運(yùn)輸氫的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。加州加氫站的數(shù)量在全國領(lǐng)先，目前約有40個(gè)，計(jì)劃今年末建成51個(gè)，2020年建成100個(gè)，但這與該州的9000個(gè)加油站相比只是九牛一毛。
豐田汽車美國銷售公司高級(jí)技術(shù)總監(jiān)克雷格·斯科特（Craig Scott）認(rèn)為：“目前我們主要的劣勢是在等待建立加氫站，現(xiàn)在還受到數(shù)量不足的限制。而一旦網(wǎng)絡(luò)建立起來，對(duì)消費(fèi)者來說就沒有什么限制了。”
基礎(chǔ)設(shè)施的完善主要是公私合作組織或者政府完成的，但也有車企的努力。他們在生產(chǎn)燃料電池汽車的同時(shí)也加入加氫站的建設(shè)。
在美國，加州空氣資源委員會(huì)（CARB）關(guān)于排放的法規(guī)最嚴(yán)，但在財(cái)政支持上力度也最大，2016年及2017年每年投資2000萬美元用于支持氫能源發(fā)展。
加州的目標(biāo)包括到2030年將引起氣候變化的氣體排放減少40%，石油使用量減少50%，達(dá)到聯(lián)邦的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而這一切的實(shí)現(xiàn)“需要汽車和燃料上的根本變化?！?
CARB預(yù)計(jì)到2019年加州的FCV數(shù)量將增加到13500輛，2022年達(dá)到43600輛。這意味著加氫站的數(shù)量同樣需要增加。
委員會(huì)表示，加州51座加氫站每天能夠?yàn)镕CV供應(yīng)9400kg氫，足夠滿足約13500輛汽車的需求，但這是在加氫站選址得當(dāng)?shù)那疤嵯隆！拔覀儾淮_定間隔一次續(xù)航里程建一個(gè)加氫站對(duì)一般的消費(fèi)者來說夠不夠用。要想使氫燃料電池汽車成為主流需要大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)?！?
First Element正是以此為切入點(diǎn)。這家公司與車企及加利福尼亞燃料電池合作伙伴(CaFCP)共同打造加了加氫站網(wǎng)絡(luò)。
CaFCP是CARB和其他6家公司于1999年成立的合資企業(yè)，致力于在加州建立100座加氫站，使大部分居民能夠在10分鐘車程內(nèi)為汽車補(bǔ)充燃料。
盡管100座的數(shù)量與先前提到的9000個(gè)加油站相比很少，但CaFCP認(rèn)為后者存在重復(fù)建設(shè)的情況。CaFCP發(fā)現(xiàn)，有119個(gè)加油站承擔(dān)了加州一半以上汽油車的加油任務(wù)。
美國東北部地區(qū)也開始效仿這個(gè)西部城市，液化空氣公司（Air Liquide）與豐田和本田合作計(jì)劃建成12個(gè)加氫站，第一批的四個(gè)將在康涅狄格州的哈特福特、馬薩諸塞州的布倫特里和曼斯菲爾德，以及紐約的布朗克斯落戶。剩余的將分布在東北地區(qū)其他州，包括新澤西、羅德島和佛蒙特州。
美國能源部啟動(dòng)的項(xiàng)目H2USA也計(jì)劃仿照加州模式在全國建立氫燃料電池基礎(chǔ)設(shè)施。
放眼全球，燃料電池項(xiàng)目在亞洲和歐洲進(jìn)行得如火如荼。德國交通部攜伙伴林德（Linde）、液化空氣（Air Liquide）、戴姆勒、Air Products、Total Germany建立了50個(gè)加氫站，并計(jì)劃到2023年建成400個(gè)。斯堪的納維亞氫高速公路伙伴組織（Scandinavian Hydrogen Highway Partnership）在瑞典、挪威以及丹麥有17個(gè)加氫站，另外12個(gè)到2018年建成。英國政府投資十幾個(gè)站點(diǎn)用來普及FCV。
日本野心勃勃地提出了“Strategic Road Map”戰(zhàn)略，計(jì)劃加快加氫站建設(shè)，到2020年擴(kuò)大到160個(gè)，2025年達(dá)到320個(gè)，用來支持20萬輛FCV。在韓國政府希望到2020年FCV數(shù)量從目前的1000輛增加到10000輛。印度政府去年6月發(fā)布了到2022年投資發(fā)展燃料電池技術(shù)的詳細(xì)計(jì)劃。中國同樣在大力推動(dòng)包括FCV在內(nèi)的替換能源汽車發(fā)展。
豐田去年有270輛Mirai FCV上路。
還有一家車企為了打破基礎(chǔ)設(shè)施的制約，自己開發(fā)了可攜氫燃料。去年8月，日產(chǎn)亮相了一款樣車，這款車以固態(tài)氧化物燃料電池為動(dòng)力。將生物乙醇或者生物乙醇與水的混合物輸送到重整裝置內(nèi)可以生成氫氣。
有批評(píng)人士認(rèn)為這一過程釋放了水和二氧化碳，不像傳統(tǒng)燃料電池只生成水。日產(chǎn)表示整個(gè)過程是碳平衡的，因?yàn)樯a(chǎn)乙醇的工廠能夠吸收二氧化碳，這就抵消了排放。
日產(chǎn)計(jì)劃到2020年將這款汽車推向市場，主要針對(duì)像巴西這種乙醇來源豐富的國家。
Ballard與中國的合作伙伴簽署了數(shù)百萬美元的協(xié)議，將為300多輛公交提供燃料電池。
猶他州的尼古拉汽車公司發(fā)布了Nikola One 8級(jí)重型卡車，一次可續(xù)航1200英里（1931km）。公司表示滿載的卡車燃效將近20mpg，不產(chǎn)生任何污染。目前尼古拉正在計(jì)劃通過太陽能電解作用把水轉(zhuǎn)化為氫，運(yùn)輸?shù)饺珖?0個(gè)加氫站。
2013年通用就氫燃料電池項(xiàng)目與本田展開合作，并與美國陸軍坦克車輛研發(fā)和工程中心（TARDEC）共同為美國軍隊(duì)開發(fā)FCV。10月，通用與美國陸軍推出了雪佛蘭Colorado ZH2氫燃料電池軍用皮卡，計(jì)劃今年進(jìn)行野外測試。
由于氫燃料電池的特性，Colorado ZH2具備低噪音、低熱量、寬扭矩輸出、低能耗優(yōu)勢，在干旱地區(qū)還可以為士兵提供水源，除此之外，F(xiàn)CV還可以作為移動(dòng)的能源站。
大規(guī)模的FCV生產(chǎn)看似并不遙遠(yuǎn)。
美國汽車媒體預(yù)測，F(xiàn)CV年生產(chǎn)量會(huì)從今年的2840輛增加到2023年的接近5500輛。2023年全球預(yù)計(jì)生產(chǎn)1.067億輛汽車，這意味著FCV能占到0.005%的市場份額。
CARB預(yù)計(jì)加州到2021年末共有43600輛FCV上路。豐田去年有270輛Mirai FCV上路，公司預(yù)計(jì)到2021年每年能夠銷售30000輛FCV。
斯科特說道：“這是豐田未來100年的科技。”
排放及燃效法規(guī)在FCV的普及中的作用不可小視，當(dāng)零排放成為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，F(xiàn)CV及電動(dòng)汽車將是關(guān)鍵路徑。近期，10個(gè)州（加州、康涅狄格州、緬因州、馬里蘭、馬薩諸塞州、新澤西、紐約、俄勒岡、羅德島及佛蒙特）要求到2025年，車企銷售的新車中16%是零排放汽車。
燃料電池最初可以應(yīng)用在運(yùn)輸車輛，公交車以及鏟車中，因?yàn)檫@類交通工具的運(yùn)輸距離固定，作業(yè)完成后回到中心加氫站補(bǔ)充燃料，能夠避免基礎(chǔ)設(shè)施不足的問題。
不斷發(fā)展的電池和電動(dòng)汽車技術(shù)是FCV的福音，因?yàn)樵S多電動(dòng)汽車上的進(jìn)步都能直接轉(zhuǎn)化成FCV技術(shù)的進(jìn)步。盡管一些人認(rèn)為最終一種科技將會(huì)勝出，但多數(shù)專家表示未來我們將有FCV，電動(dòng)汽車以及內(nèi)燃機(jī)等多種選擇。
