長城汽車這幾年的密謀之 氫能源領(lǐng)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(nèi)的汽車廠商都紛紛投入巨額研發(fā)費(fèi)用及大量人力扎根新能源領(lǐng)域。目前來看，新能源汽車主要分為四大類：純電動(dòng)、混動(dòng)(包含插混)、增程式電動(dòng)、氫能源燃料電池，而后者被認(rèn)為是新能源汽車的終極方向。今天來自科技長城氫能領(lǐng)域技術(shù)專家——長城汽車未勢(shì)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(lǐng)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(dòng)領(lǐng)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(shí)，其充電慢的根本性難題依舊無法得到解決。不過對(duì)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(yuǎn)，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(dòng)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(zhuǎn)化裝置，它將燃料的電化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。它類似于電池一樣也是電化學(xué)發(fā)電裝置，因此被稱為燃料電池。對(duì)應(yīng)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(yīng)。因此反應(yīng)過程既清潔，又高效。因?yàn)樗皇軅鹘y(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)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(dá)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(dāng)中的催化劑(鉑)分解成電子和氫離子(質(zhì)子)。其中質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜(Proton Exchange Membrane)到達(dá)負(fù)極和氧氣反應(yīng)變成水和熱量。對(duì)應(yīng)的電子則從正極通過外電路流向負(fù)極產(chǎn)生電能。

　　氫燃料電池的優(yōu)勢(shì)

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(xué)反應(yīng)，在提供能量的時(shí)候，只會(huì)產(chǎn)生水和熱。而傳統(tǒng)的石化燃料會(huì)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(chǔ)存電能的功能。氫燃料電池像發(fā)電機(jī)一樣，直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換率高，普通燃燒所產(chǎn)生的的能量轉(zhuǎn)換只有30%多，而氫燃料電池的能量轉(zhuǎn)換率達(dá)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(guān)鍵部件

　　1、氫氣不像氮?dú)夂脱鯕馐强諝庵械淖钪饕M成因素，想得到氫氣可以通過電解水，但這可是個(gè)不太經(jīng)濟(jì)的方法，能量損失極大!你想，先從電解水開始，耗費(fèi)電能，產(chǎn)生氫氣，氫氣再發(fā)電過程中還會(huì)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(huì)有能量損失。

　　2、在氫燃料電池發(fā)電的過程中會(huì)用到金屬鉑作為催化劑。這種金屬就是咱結(jié)婚買戒指那個(gè)比24K金更貴的那個(gè)鉑，它少啊，它貴啊，那么大規(guī)模生產(chǎn)氫燃料電池，這個(gè)鉑就是瓶頸，完全沒有規(guī)模化后成本減少的效應(yīng)，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(gè)氫彈，到底這個(gè)氫氣瓶會(huì)不會(huì)爆炸啊?氫氣是最輕的氣體，它的擴(kuò)散性極強(qiáng)，氫的擴(kuò)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(shí)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(qū)動(dòng)它們的氫氣燃料要消耗比普通電動(dòng)汽車更多的能源。污染也是個(gè)很嚴(yán)重的問題。除了甲烷轉(zhuǎn)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(dòng)汽車上。

　　總結(jié)一下，對(duì)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(zhì)子交換膜。它能夠?qū)錃庵械碾娮臃蛛x成為質(zhì)子，進(jìn)而從正極交換至負(fù)極和氧氣進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生水和熱。相應(yīng)的，質(zhì)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(dòng)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(huì)上，長城汽車正式宣布，已入股世界領(lǐng)先的德國加氫站運(yùn)營商H2 MOBILITY(以下簡(jiǎn)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(jìn)歐洲、中國和全球的氫能基礎(chǔ)設(shè)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(yùn)營(綠色)及在建加氫站(藍(lán)色)示意圖

　　實(shí)際上，長城汽車早已建成氫能技術(shù)中心，具備燃料電池汽車核心部件的測(cè)試、試制，以及整車集成與測(cè)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(dòng)力系統(tǒng)有限公司51%股權(quán)，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(yīng)用開發(fā)和部署具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的燃料電池驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

　　目前，長城汽車正在進(jìn)行大量投資以推進(jìn)氫基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)的商業(yè)化，此次與H2M的合作正是計(jì)劃的具體落實(shí)。通過入股H2M，長城汽車可以與德國領(lǐng)先的PPP氫能基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)盟合作并向其學(xué)習(xí)，這將有助于加速中國加氫站網(wǎng)絡(luò)的部署。從而助推中國建立起具有競(jìng)爭(zhēng)力、可靠性和安全性的加氫站基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。

未勢(shì)能源100KW大功率燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)超越-300E

未勢(shì)能源85kW乘用車燃料電池系統(tǒng)和70MPa車載儲(chǔ)氫Ⅳ型氣瓶

　　另外，在技術(shù)方面，長城控股未勢(shì)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(guān)鍵核心技術(shù)。未勢(shì)能源全資子公司上海燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)公司(上燃動(dòng)力)發(fā)布了第三代100KW大功率燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)超越-300E。比較當(dāng)前市場(chǎng)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(jí)國產(chǎn)化率實(shí)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(tái)打造的WEY P8插電混動(dòng)SUV了，這款車大家可以看做是一個(gè)充當(dāng)門面的作用，宣告長城汽車進(jìn)入到新能源領(lǐng)域。而真正代表長城汽車在新能源領(lǐng)域布局的，就是歐拉品牌。目前其共有四款車型，并且采用獨(dú)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(duì)外公開了自己的內(nèi)飾，新浪汽車也已在第一時(shí)間為大家產(chǎn)出了詳細(xì)的解析稿件：《全球第一款復(fù)古電動(dòng)車 歐拉好貓靜態(tài)解析》。同時(shí)，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(shì)能源燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)。

　　總結(jié)：

　　著眼于未來，才能在對(duì)手們還沒登陸時(shí)就占領(lǐng)市場(chǎng)。目前來說，我國的新能源領(lǐng)域剛剛開始發(fā)展，大部分精力還是放在了純電動(dòng)和混動(dòng)這種能源類型上，而對(duì)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(qiáng)大的研發(fā)能力，在氫能源燃料電池領(lǐng)域擁有著越來越多的話語權(quán)。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。

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