長城汽車這幾年的密謀之 氫能源領域的布局

　　眾所周知，新能源是未來汽車工業(yè)的發(fā)展大方向。所以不管國外還是國內的汽車廠商都紛紛投入巨額研發(fā)費用及大量人力扎根新能源領域。目前來看，新能源汽車主要分為四大類：純電動、混動(包含插混)、增程式電動、氫能源燃料電池，而后者被認為是新能源汽車的終極方向。今天來自科技長城氫能領域技術專家——長城汽車未勢能源總裁陳雪松先生，將為我們介紹長城汽車這三年在氫能源領域的布局。

　　上文說到了目前最主要的四大類新能源汽車，在這其中，我國近年在純電動領域可以說頗有建樹。續(xù)航里程早已突破700km，甚至還將推出超800km的產(chǎn)品。不過在突破了續(xù)航里程的同時，其充電慢的根本性難題依舊無法得到解決。不過對于氫能源燃料電池來說，這就不是問題了，不僅加氫速度快、續(xù)航里程也遠，更重要的是其排放的僅僅是水，零污染。但遺憾的是，中國品牌目前還沒有一款以氫能源燃料電池作為動力的車型。

　　什么是氫燃料電池

氫燃料電池汽車示意圖

　　燃料電池是一種能量轉化裝置，它將燃料的電化學能轉化成電能。它類似于電池一樣也是電化學發(fā)電裝置，因此被稱為燃料電池。對應的采用氫氣作為燃料的燃料電池就是氫燃料電池。它可以理解為水電解成氫氣和氧氣的逆反應。因此反應過程既清潔，又高效。因為它不受傳統(tǒng)發(fā)動機采用卡諾循環(huán)42%左右的熱效率限制，氫燃料電池的效率可輕松達到60%以上。

氫燃料電池工作原理

　　氫燃料電池工作原理是氫氣通過燃料電池正極當中的催化劑(鉑)分解成電子和氫離子(質子)。其中質子通過質子交換膜(Proton Exchange Membrane)到達負極和氧氣反應變成水和熱量。對應的電子則從正極通過外電路流向負極產(chǎn)生電能。

　　氫燃料電池的優(yōu)勢

氫燃料電池汽車系統(tǒng)組成

　　1、相比起傳統(tǒng)石化燃料，氫燃料電池是采用電化學反應，在提供能量的時候，只會產(chǎn)生水和熱。而傳統(tǒng)的石化燃料會產(chǎn)生各種有毒有害的氣體和粉塵，是污染壞境的一大利器。

　　2、相比起其它傳統(tǒng)的電池來說，氫燃料電池是一種發(fā)電裝置，傳統(tǒng)的電池只具備了儲存電能的功能。氫燃料電池像發(fā)電機一樣，直接把化學能轉換為電能，在便利性上比起傳統(tǒng)電池要好得多。

　　3、氫燃料電池的能量轉換率高，普通燃燒所產(chǎn)生的的能量轉換只有30%多，而氫燃料電池的能量轉換率達到了驚人的80%。損耗更少的資源得到更多的能量，那肯定是氫燃料電池比較劃算了。

　　為何我國發(fā)展較緩慢

氫燃料電池關鍵部件

　　1、氫氣不像氮氣和氧氣是空氣中的最主要組成因素，想得到氫氣可以通過電解水，但這可是個不太經(jīng)濟的方法，能量損失極大!你想，先從電解水開始，耗費電能，產(chǎn)生氫氣，氫氣再發(fā)電過程中還會有能量損失;電解水的電現(xiàn)在也是以煤電為主吧，燒煤發(fā)電也會有能量損失。

　　2、在氫燃料電池發(fā)電的過程中會用到金屬鉑作為催化劑。這種金屬就是咱結婚買戒指那個比24K金更貴的那個鉑，它少啊，它貴啊，那么大規(guī)模生產(chǎn)氫燃料電池，這個鉑就是瓶頸，完全沒有規(guī)?；蟪杀緶p少的效應，反而需求越多越貴，這可怎么辦好?

　　3、有人說帶著氫氣瓶就像帶個氫彈，到底這個氫氣瓶會不會爆炸啊?氫氣是最輕的氣體，它的擴散性極強，氫的擴散系數(shù)比空氣大3.8倍，比汽油大7.5倍，由此可以證明氫比汽油安全是有根據(jù)的。所以少量的氫氣泄漏，可以在空氣中很快被稀釋成安全的混合氣。氫氣的比重小，易向上逃逸，這使得事故時氫氣的影響范圍要小得多。

　　4、燃料電池汽車的主要問題是，制造驅動它們的氫氣燃料要消耗比普通電動汽車更多的能源。污染也是個很嚴重的問題。除了甲烷轉化，獲得綠色氫氣的唯一可行的方式是通過電解。但坦白講，這一過程中消耗的電可以更好地用在普通電動汽車上。

　　總結一下，對于氫燃料電池的商用來說，最大的挑戰(zhàn)之一就是成本控制。燃料電池汽車目前的成本是普通汽車的5倍左右。其核心部件被稱為質子交換膜。它能夠將氫氣中的電子分離成為質子，進而從正極交換至負極和氧氣進行反應產(chǎn)生水和熱。相應的，質子交換膜的核心就是催化劑鉑。而鉑是一種貴金屬，也就是通常婚戒的材料鉑金。為了推動大規(guī)模商用，一方面必須減少催化劑的用量，另一方面是尋求低成本的替代材料。所以這也是為什么氫燃料電池在我國發(fā)展并不迅速的原因。

　　長城汽車近年的布局

　　2018年10月，在江蘇如皋召開的第三屆國際氫能與燃料電池汽車大會上，長城汽車正式宣布，已入股世界領先的德國加氫站運營商H2 MOBILITY(以下簡稱H2M)，成為該公司第七大股東。長城汽車副總裁唐海鋒出席發(fā)布儀式并表示：未來，長城汽車將與H2M密切合作，共同推進歐洲、中國和全球的氫能基礎設施，共同加速歐洲和中國向氫能交通的過渡。

H2M在德國已經(jīng)運營(綠色)及在建加氫站(藍色)示意圖

　　實際上，長城汽車早已建成氫能技術中心，具備燃料電池汽車核心部件的測試、試制，以及整車集成與測試能力。同樣在2018年8月，長城汽車收購上海燃料電池汽車動力系統(tǒng)有限公司51%股權，成功控股上海燃料電池，這使得長城汽車已經(jīng)具備了為各種應用開發(fā)和部署具有成本競爭力的燃料電池驅動技術。

　　目前，長城汽車正在進行大量投資以推進氫基礎設施技術的商業(yè)化，此次與H2M的合作正是計劃的具體落實。通過入股H2M，長城汽車可以與德國領先的PPP氫能基礎設施聯(lián)盟合作并向其學習，這將有助于加速中國加氫站網(wǎng)絡的部署。從而助推中國建立起具有競爭力、可靠性和安全性的加氫站基礎設施網(wǎng)絡。

未勢能源100KW大功率燃料電池發(fā)動機超越-300E

未勢能源85kW乘用車燃料電池系統(tǒng)和70MPa車載儲氫Ⅳ型氣瓶

　　另外，在技術方面，長城控股未勢能源已經(jīng)通過自主創(chuàng)新突破了燃料電池產(chǎn)業(yè)的關鍵核心技術。未勢能源全資子公司上海燃料電池汽車動力系統(tǒng)公司(上燃動力)發(fā)布了第三代100KW大功率燃料電池發(fā)動機超越-300E。比較當前市場主流產(chǎn)品，氫耗減少10%，效率提升4.5%，成本下降28%。系統(tǒng)部件級國產(chǎn)化率實現(xiàn)100%。

　　長城汽車新能源版圖

　　長城汽車的新能源版圖，開山之作就是基于Pi4平臺打造的WEY P8插電混動SUV了，這款車大家可以看做是一個充當門面的作用，宣告長城汽車進入到新能源領域。而真正代表長城汽車在新能源領域布局的，就是歐拉品牌。目前其共有四款車型，并且采用獨特的貓系列名稱，讓旗下車型擁有網(wǎng)紅般的熱度。最近，歐拉的第四款車型好貓，剛剛對外公開了自己的內飾，新浪汽車也已在第一時間為大家產(chǎn)出了詳細的解析稿件：《全球第一款復古電動車 歐拉好貓靜態(tài)解析》。同時，長城汽車將在2020年展出第一款搭載氫燃料電池的SUV產(chǎn)品，搭載未勢能源燃料電池動力系統(tǒng)。

　　總結：

　　著眼于未來，才能在對手們還沒登陸時就占領市場。目前來說，我國的新能源領域剛剛開始發(fā)展，大部分精力還是放在了純電動和混動這種能源類型上，而對于新能源的終極方向——氫能源燃料電池則少有作為。長城汽車正是看到了未來，并依托于自己強大的研發(fā)能力，在氫能源燃料電池領域擁有著越來越多的話語權。今年，長城汽車的第一款搭載氫燃料電池的SUV產(chǎn)品就將公布，我們一起拭目以待。