新能源拐点：氢燃料电池才是任克英真正的 “黑科技”

近来，比亚迪(01211)向投资者泄漏正在研讨氢燃料电池。实践上，本年5月份比亚迪就现已与美国混合动力公司达成协议将协作研制氢燃料电池客车。

不止比亚迪，据了解，国内企业潍柴动力(02338)、长城轿车(02333)等，都先后布局氢燃料电池，日本丰田更是早在1992年就开端了氢燃料电池轿车的研讨。本年5月份，李克强总理观赏丰田轿车北海道厂区时，就表达出对研制氢燃料电池轿车的激烈志愿。

那么这个氢燃料电池究竟是怎样的“黑科技”，让各大轿车厂商接二连三?而又是什么原因，让氢燃料电池轿车上路的脚步备受检测?

氢燃料电池：新动力终极处理方案?

当时商场上的动力电池，铅酸电池是大头，再者是锂电池，燃料电池只要极小一部分。

燃料电池是不是新动力的终极处理方案，下面用一些简略的数据答复一下。

铅酸电池和锂电池都属储能电池(二次电池)，即需求先充电再放电，其本质为可逆的金属元素的氧化复原反响。拿铅酸电池来说(下图)，左到右为放电进程，右到左为充电进程，由电子守恒可知该反响为2电子反响。锂电池原理相似，只不过是单电子搬运反响。

从元素周期表可知，铅相对分子质量为207.2，锂为6.9，也便是说每搬运一个电子，需求的铅和锂别离为103.6和6.9。

咱们再看看一下氢燃料电池，其根本反响进程如下图，在阳极和阴极别离参加氢气和氧气(空气)，在催化剂的效果下产生反响并放电。有反响式可知每个氢原子可搬运一个电子，反过来说搬运一个电子需求的氢为1。

经比照，发现氢燃料电池搬运一个电子比铅酸电池和锂电池需求的质量更小，简略地说，便是能量密度更大。从下表也能够看出，氢能的能量密度占有绝对优势。

事实上还远不止如此。因为在实践反响中，电池的能量转化会有损耗，二次电池的充放电进程相对燃料电池的直接放电损耗更严峻。因为不受卡诺循环约束，燃料电池理论能量转化功率可达90%以上，实践功率可到达60%。

在实践运用进程中，氢燃料电池也有储能电池不行比较的优势，即“充气五分钟，续航一千里”，充氢5分钟可行进500公里，而储能电池此刻还趴在充电桩汲取能量。

理论上，氢燃料电池调集了汽油车的高能量比、即充即走，以及逾越储能电池的高能量转化功率、无污染的长处，可谓新动力车的终极处理方案。

已然长处这么多这么显着，但是为什么氢燃料电池轿车还未大规模上路?这就不得不说说氢燃料电池车上路的几个“拦路虎”了。

氢燃料电池车的应战是什么?

首要，一辆车想上路，绝对不只仅只是一辆车自己的工作，它涉及到氢气的制取——储运——加氢站——轿车充氢，相同燃料电池体系的拼装需求电极板、电解质、交流膜、催化剂、分散层等部件。

那么问题就来了，氢气要怎样制取?现在干流的制氢方法有煤制氢、氯碱副产物制氢、电解水制氢等，这个坏处仍是很显着的。

剖析以为，先不说煤制氢将煤中的化学能多了几道程序，假如氢气不纯含有二氧化碳或许一氧化碳，很简单将电池的催化剂毒化。氯碱副产物制氢依赖于工业品生产布局，不适于大规模推行。电解水制氢也是走了其它动力——电能——化学能——电能的长路子，不过假如初始动力是清洁动力如风能、太阳能还好，假如是其它方式能量则就因小失大了。

别的，氢气为气体，其体积密度极小，这为贮存运送带来了很大的困难。一是贮存能量比低，一是安全性差。再加上现在加氢站布局又少，这就很难受了。

从电池自身来说，高本钱、“灵敏体质”都让这位显得有些高冷。现在氢燃料电池的催化剂首要运用铂，尽管也有关于其它催化剂的研讨，但怎么办铂仍是功能最好的，不得不必。并且催化剂、交流膜都显得有些“娇气”，一闹脾气就简单患病乃至停工。

已然问题重重，为什么还要研制氢燃料电池呢?

坚持研制，只因机会在这里

最大的困难不是它自身，而是不知道困难在何处。假如能看到难点在哪里，方法总比困难多。

针对制氢问题，因为太阳能、风能发电等具有不稳定性，所以现在的办法是将电能贮存起来，而实践大将这些电能直接进行电解水制氢也是一种良策，这样便形成了太阳能/风能——电能——氢能——电能的转化途径，全程无污染，还能充分利用太阳能和风能。

至于氢气的贮存运送，现在的碳纤维+凯夫拉复合原料的储气罐储气压力可达70MPa，针对整车储氢，丰田Mirai之父田中义和规划的特别泄压阀以及考虑磕碰维护的车身规划，大大提高了车身储氢的安全性。

而“加氢难”的问题也将跟着加氢站的布局得到处理。了解到，因为日本在氢燃料电池轿车方面走在前列，加氢站的布局也较密布。而国内的加氢站也在逐步添加，东莞2016年就启动了百亿氢工业开展基金，本年8月份佛山市8座加氢站项目联合开工。

因为技能的前进，现在燃料电池的铂负载量现已大大下降。据了解，现在国内每千瓦的铂用量大约0.3g，而国际先进水平可达0.06g以下。丰田Mirai运用通过屡次优化的铂-钴-碳复合材料，单车铂用量下降到了20g，且具有相当程度的可回收性。而质子交流膜的功能也跟着优化逐步提高，气体分散层可对电池进行有用水管理处理水淹问题。

所以，存在的各种问题现已在处理或改善中，眼前或许出现的机会越来越多。

在新动力电动轿车补助退坡布景下，国家对燃料电池的补助不降反升。长城轿车在去年底就宣告进军氢燃料电池车，方案2022年推首款车型。潍柴动力董事长谭旭光7月底揭露表明，将以济南为主，推进2000辆城市公交车的氢燃料发动机的落地。

比亚迪表明，不只现已开端了氢燃料电池的研制，关于其它前沿电池技能也有研讨，并会依据未来技能和商场要素做及时的调整和布局。

以为，要正视眼前的形势，尽管这是“铅酸当头，锂电正兴”的年代，但两者存在的问题却不容忽视。氢燃料电池作为新动力的一员，在理论技能上是一大打破。即使还不老练，但坚定信心提早布局，或许你便是第一个吃到螃蟹的人。