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复制特斯拉:氢燃料电池的能源革命:亚搏手机版APP下载体育官网

发布时间:2022/05/10    浏览次数:
本文摘要:作者:邓宇编辑:董指导支持:远川研究所科技组2020年最火的公司莫过于特斯拉,疫情之下,也仅用半年多时间,股价就上涨了2倍多,市值直逼三千亿美元,坐稳了全球最大车企的位置。

作者:邓宇编辑:董指导支持:远川研究所科技组2020年最火的公司莫过于特斯拉,疫情之下,也仅用半年多时间,股价就上涨了2倍多,市值直逼三千亿美元,坐稳了全球最大车企的位置。然而,刚坐上“前浪”宝座,“后浪”就杀了过来。今年6月,氢电车企尼古拉(Nikola)登陆纳斯达克。上市才5天,市值就涨到340亿美元,甚至逾越福特,仅排在特斯拉和通用之后,荣升美国车企探花。

尼古拉和特斯拉,名字团结起来正好是交流电发现者Nikola Tesla。所以也有人戏称,nikola是在碰瓷。而从谋划上来看,也确实有“嫌疑”:一辆车都没真正卖出去,仍处于没有营收的“画饼”阶段,2019年亏损高达8870万美元。

市场给予高市值,是因为尼古拉宣称已拿下凌驾14000辆氢燃料重卡的订单,总价达102亿美元。氢燃料电池,一直被认为是“终极能源”,每一轮能源革命都是投资人的最爱。而对氢燃料电池的喜爱,不仅仅在外洋。海内氢燃料电池工业,也在顶层设计和产学研联合的共振中逐渐发展起来,成为新能源热点领域。

而在7月14-15日,由高工工业研究院主办的“2020氢电工业峰会”也在上海举行。我们作为新兴工业视察者,也受邀到场了集会,一览氢燃料电池的生长前景。

一个感受就是,很有潜力,值得关注。01. 行业概览:工业链和主要玩家特斯拉、蔚来、比亚迪、宁德时代这些新能源汽车的弄潮儿,均在“纯电”的赛道上一路狂飙。锂电是纯电动汽车的主流方案,降生于上世纪中后期。

1976年开始,英国、美国和日本的三位科学家推动了锂离子电池的降生和应用,并在2019年被配合授予诺贝尔化学奖。1997年,日产推出了第一台锂离子电池汽车:Prairie Joy EV,正式宣告纯电动汽车步入锂电时代。之后,马斯克的特斯拉彻底引爆了纯电动汽车市场,传统车企也踊跃入局。

不外,新能源汽车可不止锂电一条道,更理想化,更面向未来的氢燃料电池,也在近些年逐渐火了起来。氢电汽车工业链相比纯电动汽车更长,但详细格式也不算庞大,可以分为上中下游三部门:上游氢气环节,中游燃料电池,以及下游的各大整车厂。差别于特斯拉从车库里拉根线出来就能充电,氢燃料电池汽车需要加注氢气作为燃料。

因此,氢电汽车必须以上游氢气环节为支撑,详细包罗化工工业,氢气储运网络,以及末了的加氢站。首先,上游是制约氢电汽车生长的最大因素之一,用一句话归纳综合就是“计划大,方案多,落地慢”。只管顶层设计已经到位,但大家还在纠结到底是电解水制氢气,还是使用化石燃料,而储运网络和加氢站笼罩也另有很大提升空间。

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中国现在有几多加氢站呢?运营中59座,建设中53座,计划中20座。推动慢,另有个听说,就是大家担忧会爆炸。而在集会中,工业专家也多次强调,宁静保障没问题。

其次,工业中游主要是燃料电池系统。氢燃料电池,从某种意义上而言,其实不能叫作电池。因为它并不储存能量,而是对能量举行转化、使用。

以氢气为“燃料”,并不是指直接烧氢气,更不是河南南阳那玄乎的“水氢发念头”。而是使用氢气和特殊催化剂,释放电子;又和氧气联合完成电子流动,从而发生电能。

电池系统里,电堆是发生电化学反映的焦点部门,“电堆”的寄义,即是多个堆叠组合的单体电池。现在主流接纳质子交流膜技术,原理可以在“高中化学必修二”中找寻。理科生应该另有些模糊的印象:氧化还原反映、正负电极、电子得失、2H₂+O₂=2H₂O。而燃料电池现在还是外洋企业说了算,国产差距较大。

龙头企业主要分为两类:一类是既做整车,又做电池系统,所谓“我全都要”的车企丰田、现代等,另一类则专攻电池系统,例如加拿大巴拉德、美国戈尔、英国庄信万丰等公司。最后,整车厂位于工业链下游。日本车企领跑,丰田、本田、现代各有一款氢电乘用车面世,只管行业规模不大,但也抢占了大部门市场份额;而商用车领域,现代的XCIENT重卡已批量出口瑞士,另有开头提到的市场焦点尼古拉;此外,氢电公交车、物流车和叉车也早已在多地投入运营。

值得一提的是,2018年,总理考察了丰田汽车北海道厂区,观光了MIRAI燃料电池轿车,并询问有关续航里程的问题。正如当年总设计师乘坐新干线时的叹息,总理的关注和洽奇,也动员了氢燃料电池工业链的热度。不外,风口之上,也需要岑寂的思考:日本、美国跑在前头,焦点技术的国产化进度究竟如何?02. 燃料电池:电堆和膜电极的国产练级之路日本跑得快是因为结构早,早在上世纪末本世纪初就进入氢燃料电池领域。

仅丰田一家企业,相关技术的专利就凌驾16000件。中国则在近些年才开始发力,现在整个行业的专利数量尚不达五千件,差距庞大。同济大学教授张存满表现,国产技术落伍外洋达五至十年。

关键技术不如人,行业生长势头随之落伍。2019年,现代一款Nexo轿车就卖出了近五千辆,而中国整个行业有六千家企业,整车总销量才2737辆,大部门还只是试点的公交车和物流车。不外,在下游先行动员下,国产关键技术在近几年也有了较大突破,我们下面来简朴捋一捋。

以电池系统的关键部门电堆为例,国产电堆已经大批量应用在整车之上。按装机功率盘算,海内电堆使用自主技术的比例已从2018年的4%上升到2019年的42%。自主突破主要体现在“性价比”上,分为两条主线:性能提升和成本降低。现在,国产电堆不停向高功率生长,部门企业单个电堆的额定功率已经突破100kW,正在缩小和国际一流水平的差距。

同时,价钱也在以每年20%-30%的速度降低。这个领域现在一连三年海内市占率第一(据高工数据)的企业是国鸿氢能。这家公司位于广东云浮市,听说当年作为扶贫相助项目引进云浮。

当地政府没有选择大热的锂电池,而是选择新兴技术,也是一种远见。2016年,国鸿氢能出资引入了巴拉德的关键技术,之后建起全球最大的电堆生产线,年产量到达2万台。依靠着佛山地域的政策勉励、以及整车商用验证的促进下,国鸿的市占率和技术都在改善,这也促进公司的客户群越发多样化。

国鸿氢能的燕博士也出席了集会,他先容了国鸿的一款自主化产物“模压石墨鸿芯电堆”,寿命、可靠性、成本都有了大幅提升。可是,和半导体设备、高端机床等被“卡脖子”的领域一样,现在国产电堆的主要问题还是商用验证期短,生产规模化水平仍较低,许多关键零部件仍然暂时依赖入口。

好比被比作“燃料电池芯片”的最焦点零部件:膜电极。膜电极领域现在被巴拉德、庄信万丰、戈尔等外企掌控,不外幸运的是,国产企业也已涌现出来。位于广东的鸿基创能则请来了前巴拉德首席科学家、加拿大工程院院士叶思宇博士,以及几个技术大牛。

现在,公司自主研发的膜电极产物已打入多家外国车企。值得一提的是,这家公司和国鸿氢能背后有几个配合股东(佛汽团体和美锦能源),工业协同有助于双方生长。而武汉理工、苏州擎动等公司也已实现了膜电极量产供货。

与此同时,像电堆企业新源动力、系统公司上海重塑等,也在实验自产膜电极。越来越多的企业加入,一定会加速国产化的历程。高工产研数据显示,2019年中国膜电极市场规模约为2.28亿元,国产化占有率仅为30%,而在2025年,市场规模有望到达23亿元。

巴拉德是氢燃料界的鼻祖,但现在正被大家可着劲儿“薅”:国鸿氢能技术引进,鸿基创能人才挖掘,而潍柴动力更是直接花11.12亿元人民币收购了19.9%的股份,同时参股的另有大洋电机等公司。这是个略显尴尬的现象,不外 “师夷长技以制夷”,也不失为国产厂商加速追赶的有效招术。而最基础的,还是要真正实现自主化的突破。

氢燃料电池的国产大幕在“政策引导,技术突破,外企加成”的促进下,徐徐拉开。大浪淘沙之后,很有希望降生几家氢电时代的宁德时代和比亚迪,而下游应用端又将怎样生长呢?03. 整车展望:重卡先行,互补而非竞争只管总理观光的丰田MIRAI是一款乘用车,但乘用车可能并不是氢燃料电池未来的应用主体。

行业现在的共识是:氢电商用车将率先发力,并占据市场主体。而且,并不是替代锂电,而是去实现锂电不能实现的场景。锂电技术现在有两个尚未攻克的毛病:一是续航里程不足,二是充电时间过长。

也许乘用车车主尚且能迁就一下,在市区代步、只管少跑远程。但对于需要长距离运行,且对成本越发敏感的商用车而言,氢燃料电池才是性价比更高的选择。

以传统汽车为参照系,载重量越小,行驶里程越短,纯电动汽车越占优;反之,氢燃料电池汽车更占优。氢能在客车、公交车、卡车、物流车、工程车辆等商用车上的应用是一大行业趋势,而重型卡车尤其是35吨以上,则前景尤其辽阔,生长潜力庞大。潍柴动力控股巴拉德的结构,正是出于氢燃料电池替代柴油机的前景。

董事长谭旭光更是直接表现:氢能不太可能用于乘用车,燃料电池将成为零排放商用车的主要技术门路。详细分析,氢燃料电池重卡有三大优势和潜力: 首先,和纯电动重卡相比,性价比优势显着。大多数纯电动重卡续航里程仅在300公里左右,充电时间凌驾一小时,极大限制了运营里程,若要增加里程,就要牺牲载货量。而氢电重卡现在已能实现500公里以上续航里程,未来预期将到达800-1200公里,加氢时间却只要10-15分钟。

两份指标放在“时间就是生命”的大货司机眼前,高下之分很是显着。其次,和传统柴油重卡相比,环保零污染。

柴油重卡是空气污染大户,其保有量仅占车辆总量的3%,却孝敬了53%的氮氧化物污染和60%的颗粒物排放。氢燃料电池以氢气和空气为原料,生成物仅有水,理论上完全零排放。

因此,以规模相对较小的重卡为切入点,可以撬动杠杆,极大改善情况状况。最后,和氢电其它应用场景相比,趋利避害。加氢站看齐加油站、加气站还是有希望的。

重卡行驶门路相对牢固,有条件集中部署大型加氢站,还能和口岸、钢铁厂、化工厂等环节互助,一次性买通从氢气原推测物流运输的全工业链。不外,这些优势均是理想中的预计。现在,氢燃料电池重卡使用成本仍高于纯电和柴油重卡,仅车辆价钱就到达柴油重卡的两倍,氢气价钱也较高,燃料成本甚至占到总成本的74%。据业内专家估测,需要将车辆价钱控制到20万美元以下,氢气价钱要低于3美元/千克(即20元人民币左右),此时氢电重卡使用成本为0.95美元/英里,低于柴油车0.97美元/英里,这样才气在无补助的情况下胜出,而尼古拉的高估值也才气真正兑现。

尼古拉的努力偏向之一是和上下游工业努力互助,建设领先的氢燃料生态系统。凭据其计划,会先设置1200座氢站以满足牢固门路的需求,同时推出卡车租赁和捆绑订价等新商业模式,降低客户的购置压力和使用成本。

另外,尼古拉的内饰也是一大亮点:不像是“傻大粗”的重卡,倒像充满科幻感的飞船。基础设施配套+新商业模式+科技范,尼古拉确实参考了特斯拉的乐成之道,也为国产厂商提供了样本。

归根结底,要想真正大规模落地,“自制靠谱加好用”才是硬原理,否则再多能“拯救地球拯救人类”之类的口号,也是白费。前途很灼烁,门路也曲折,基础还是靠真干。

结语其实,早在上世纪六七十年月,美国阿波罗飞船上就使用了氢燃料电池;但因为成本瓶颈,随后陷入恒久停滞。直到90年月,日本和韩国接过研发大旗。

而经由二十余年的生长,此时的氢燃料电池,似乎站在了2010年锂电池的位置。而在这次峰会上,各大企业高管也对氢电工业的未来表现乐观:氢燃料电池即将复现当年的锂电池工业趋势,在近两年迎来发作。固然,这种生长并不是将取代锂电,而是相互配合,形成互补格式。正如大会的主题“春寒已逝万里晴,秋实迎来满城氢”,氢电工业履历渺茫与蛰伏,渡过疫情至暗时刻,即将迎来春天。

下一家飙涨八倍的宁德时代,或许就会泛起在参会的企业之中。而且,氢燃料政策方面也很有亮点。

锂电池时代,补助政策可谓是洪流漫灌,发生了不少骗补的现象。而对于氢燃料行业,现在政策则是“以奖代补”,即谁先完成指定目的,谁就来领走奖励。

这会大幅加速行业的优胜劣汰,实现“政策呵护和自有竞争”的良性联合。曾任奥迪高管、同济大学教授,之后成为科技部部长的“中国电动汽车之父”万钢,在担任863新能源汽车项目首席科学家时,负担的就是燃料电池轿车部门。

虽然之后与马斯克的那次握手,先把特斯拉带来了中国,但他对氢电技术仍是充满期待。去年在接受彭博采访时,万钢表现,世界最大的汽车市场,将以接纳电动汽车的方式,接纳氢燃料电池汽车。“现在该轮到氢了。”[1]参考资料:[1]. “万钢:现在轮到氢了”,汽车商业评论,第一电动网。

[2]. China’s Father of Electric Cars Says Hydrogen Is the Future, Bloomberg.。


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