鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量:0次 | 2019年03月03日
動(dòng)力電池燃料電池均被“潑冷水”,新能源汽車該怎么破?
上個(gè)月(5月),純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷分別完成7.7萬(wàn)輛和8.2萬(wàn)輛,比上年同期分別增長(zhǎng)75.9%和112.8%;插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)銷分別完成1.9萬(wàn)輛和2.0萬(wàn)輛,比上年同期分別增長(zhǎng)138.8%和196.8%。按照這樣的增長(zhǎng)勢(shì)頭,今年新能源車產(chǎn)銷有望雙雙突破100萬(wàn)輛。
雖然純電動(dòng)車的增長(zhǎng)勢(shì)頭的確令人欣喜,但是仍有不少人提出質(zhì)疑:退役的電池怎么辦?截止目前也沒(méi)有拿出有效的解決方案。如果廢舊電池當(dāng)下得不到妥善處理,可以預(yù)想,一場(chǎng)新的環(huán)境災(zāi)難正在從量變到質(zhì)變。我們來(lái)看一組數(shù)據(jù):預(yù)計(jì)到2020年,中國(guó)汽車動(dòng)力電池累計(jì)報(bào)廢量將會(huì)達(dá)到20萬(wàn)噸的規(guī)模。廢舊動(dòng)力電池回收市場(chǎng)將從2018年開(kāi)始爆發(fā),到2020年就將有19GWh的電動(dòng)汽車廢棄電池。新能源汽車固然是未來(lái)最重要的出行方式,但如果這個(gè)問(wèn)題解決不好,或許就會(huì)成為埋在我們身邊的一顆巨型核彈。
動(dòng)力電池主要采用化學(xué)電池,比如眾多國(guó)產(chǎn)純電動(dòng)車常用的三元鋰電池和特斯拉使用的18650鋰電池。這類電池以化學(xué)物質(zhì)作為儲(chǔ)能介質(zhì),隨著使用次數(shù)的增加,化學(xué)物質(zhì)將不斷衰減,直至無(wú)法滿足車輛對(duì)電池的需求,最后的結(jié)果就是被換掉。
動(dòng)力電池退役之后,必然要面臨怎么處理的問(wèn)題!就目前來(lái)看,并沒(méi)有形成一個(gè)有效,環(huán)保的解決機(jī)制。首先,國(guó)內(nèi)乃至世界范圍內(nèi)都還沒(méi)有形成一套切實(shí)可行的鋰電池回收利用技術(shù)方案;其次,國(guó)內(nèi)至今仍沒(méi)有回收廢舊動(dòng)力電池的主體,工信部希望由車企來(lái)主導(dǎo)退役電池的回收,但是很多廠商并不具備回收動(dòng)力電池的能力。
如果無(wú)法合理地處理這些退役電池,那么其帶來(lái)的污染風(fēng)險(xiǎn)或?qū)⒋笥趥鹘y(tǒng)燃油汽車。正如外媒所言,只是把污染從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到了另一個(gè)地方。
氫燃料汽車關(guān)鍵技術(shù)難解決業(yè)內(nèi)專家警惕“過(guò)熱”
燃料電池汽車是新能源汽車技術(shù)路線的一種,也被譽(yù)為新能源汽車的終極發(fā)展方向,氫燃料電池技術(shù)在國(guó)內(nèi)正在變得炙手可熱。自從5月份李克強(qiáng)總理參觀日本豐田汽車公司,豐田社長(zhǎng)豐田章男親自講解氫燃料電池汽車、自動(dòng)駕駛等先進(jìn)技術(shù)以后,氫燃料電池汽車在國(guó)內(nèi)也隨之升溫。盡管國(guó)家層面和企業(yè)層面都對(duì)氫燃料汽車抱有很大希望,但一些專家似乎對(duì)此并不感到樂(lè)觀。
“關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)解決,應(yīng)該回到實(shí)驗(yàn)室里繼續(xù)研究,在膜和催化劑這兩大關(guān)鍵問(wèn)題沒(méi)解決前,呼吁發(fā)展氫燃料汽車是不合理的?!痹谌涨氨逼履茉磁e辦的首屆“三里屯沙龍”上,清華大學(xué)汽車研究所所長(zhǎng)、博士生導(dǎo)師陳全世教授直言不諱地表示。
在陳教授看來(lái),原因無(wú)它,主要是關(guān)鍵技術(shù)沒(méi)解決,不具備產(chǎn)業(yè)化的條件?!暗谝唬壳叭澜缒軌蛏虡I(yè)化供應(yīng)氫燃料電池質(zhì)子交換膜材料的只有美國(guó)杜邦公司一家,日本的一家公司也能做,但是不對(duì)外銷售。第二,在目前技術(shù)條件下氫燃料電池的催化劑是鉑金。鉑金全世界產(chǎn)量很低且價(jià)格貴(大概是黃金的2倍),目前鉑金的全球產(chǎn)量是每年大概兩百多噸,60%以上是做首飾,20%左右是做工業(yè)催化劑。如果要普及燃料電池汽車鉑金的價(jià)格肯定會(huì)翻番上漲;而且鉑這個(gè)催化劑很嬌嫩,要求氫氣純度達(dá)到99.99%以上。另外,相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)體系也并不明確,國(guó)內(nèi)氫燃料電池有些技術(shù)指標(biāo)現(xiàn)在都不知道怎么去測(cè)?!标惾勒f(shuō)。
在陳全世看來(lái),目前國(guó)內(nèi)的氫燃料電池同樣有些熱的過(guò)頭了,都熱衷于造車,而不是做基礎(chǔ)研究攻克關(guān)鍵技術(shù)?!艾F(xiàn)在國(guó)內(nèi)燃料電池研究挺熱,但據(jù)我所知,不少車企的燃料電池都是從加拿大買(mǎi)的,想從日本買(mǎi)但是買(mǎi)不到,加拿大目前也只有兩家公司能做燃料電池。加拿大是全球公認(rèn)燃料電池技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)家之一,他們也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。兩大關(guān)鍵技術(shù)都沒(méi)解決,怎么做產(chǎn)業(yè)化?政府和車企應(yīng)該聯(lián)合大學(xué)等研究機(jī)構(gòu),把膜、催化劑、極板等基礎(chǔ)問(wèn)題解決了,而不是做多少輛車?!?br/>
除此之外,陳全世認(rèn)為加氫站的安全也是很重要的問(wèn)題。豐田公司用的氫燃料電池汽車?yán)锸褂昧?0個(gè)兆帕壓力的儲(chǔ)氫罐,氫站加氫裝置的工作壓力是比這一數(shù)據(jù)高1.3倍左右,大概1000個(gè)大氣壓,這么大的壓力,加氫站萬(wàn)一發(fā)生爆炸等事故怎么辦?安全問(wèn)題需要慎重考慮。對(duì)于加氫基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題,中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員衣寶廉也認(rèn)為氫燃料電池汽車技術(shù)如要進(jìn)行大規(guī)模市場(chǎng)推廣,要滿足的條件也包括“有充足的廉價(jià)氫燃料供給,加氫站能滿足加氫的需求,消除或盡量減少加氫焦慮”。
陳全世并不認(rèn)為氫燃料電池技術(shù)是最終的技術(shù)解決方案,而是終極方案之一。事實(shí)上,燃料電池的發(fā)展離不開(kāi)動(dòng)力電池技術(shù)。國(guó)際上已經(jīng)把燃料電池與蓄電池技術(shù)結(jié)合起來(lái)的技術(shù)方案,叫燃料電池增程式。即便是開(kāi)發(fā)燃料電池技術(shù)最為積極的車企豐田,去年也明確其新能源規(guī)劃,未來(lái)10-15年之后,混合動(dòng)力已經(jīng)成標(biāo)配時(shí),再大力發(fā)展純電動(dòng)和氫燃料電池技術(shù)。
陳全世提醒那些看到國(guó)家總理考察豐田氫燃料電池技術(shù)以后就開(kāi)始摩拳擦掌的國(guó)內(nèi)企業(yè)。
水氫技術(shù)輕松助力新能源汽車
針對(duì)陳全世教授認(rèn)為氫燃料電池的膜和催化劑這兩大關(guān)鍵問(wèn)題沒(méi)解決,應(yīng)該回到實(shí)驗(yàn)室里繼續(xù)研究的問(wèn)題,筆者認(rèn)為,氫能與燃料電池的發(fā)展還沒(méi)有這么悲觀,雖然國(guó)內(nèi)在燃料電池基礎(chǔ)材料這塊,研發(fā)則相對(duì)落后,畢竟國(guó)內(nèi)的研發(fā)起步比較晚,但是通過(guò)多年的發(fā)展,國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了趕超。另外國(guó)內(nèi)對(duì)于燃料電池的發(fā)展路線并不是跟風(fēng)歐美日等國(guó)家走“罐氫”路線,已經(jīng)有企業(yè)在十年前就提倡用小型化可移動(dòng)的氫能轉(zhuǎn)換裝置替代傳統(tǒng)大化工廠制氫,并且取得了突破性的成果。
目前燃料電池膜和催化劑,已經(jīng)都達(dá)到了可以商業(yè)化的地步,只是目前能開(kāi)發(fā)這樣材料的企業(yè)比較少。現(xiàn)在已經(jīng)商業(yè)化的質(zhì)子交換膜和催化劑,使用壽命都達(dá)到5000-10000小時(shí)以上,用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域基本都是沒(méi)有問(wèn)題的。據(jù)了解,催化劑鉑的采用有了新的突破,使成本顯著下降。鉑雖為貴金屬,但在車輛上的實(shí)際用量并不大,每千瓦僅為0.2克,而且鉑可以從工業(yè)副產(chǎn)品中收集,對(duì)能源的二次利用有很大好處。國(guó)外用量已從1克/千瓦降到0.2克/千瓦,接近0.125克/千瓦的產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)。
燃料電池技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化需要整合多項(xiàng)技術(shù),動(dòng)力電池技術(shù)只能算是其中的一種。廣東合即得能源科技有限公司早在幾年前就實(shí)現(xiàn)了“燃料電池增程式”的汽車動(dòng)力解決方案,并且做到純綠色電力的電電混合,無(wú)需電網(wǎng)給鋰電池補(bǔ)電。
而該解決方案就是在電動(dòng)車上裝上了自主研發(fā)的“水氫動(dòng)力模塊”,水氫動(dòng)力模塊是“水氫機(jī)”在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用,是針對(duì)電動(dòng)車、燃料電池汽車面臨的充電、加氫難題設(shè)計(jì)的一款新型燃料電池發(fā)電裝置,高度集成水氫動(dòng)氫模塊、水氫燃料電池模塊及水氫智能控制模塊,形成一套高效環(huán)保的車用供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用水循環(huán)原理實(shí)現(xiàn)甲醇水原料的自動(dòng)配液功能,通過(guò)催化重整技術(shù)將其轉(zhuǎn)化成氫氣,再利用水氫燃料電池模塊發(fā)電,整個(gè)過(guò)程為電化學(xué)反應(yīng),無(wú)污染,轉(zhuǎn)化效率高,是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的2倍以上。
水氫機(jī)是采用催化重整及純化多項(xiàng)技術(shù)從醇水中獲得高純氫,通過(guò)質(zhì)子膜系統(tǒng)產(chǎn)生電、熱等多種能源的系統(tǒng)裝置。它高度集成了制氫系統(tǒng)、高純氫生成系統(tǒng)、氫燃料電池系統(tǒng)、超級(jí)電容、控制系統(tǒng)等,其中制氫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)氫,高純氫生成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高純氫,氫燃料電池系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高壽命、高穩(wěn)定性、高效率、高安全的供電,超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)了高倍充放儲(chǔ)電能力,保證了發(fā)電與用電的適應(yīng)性并成倍增加大功率用電可行性??傊畾錂C(jī)包含氫燃料電池上游的氫氣制備、氫燃料電池、其下游的電量管理及關(guān)聯(lián)輔助系統(tǒng),而氫燃料電池在有氫燃料的前提下還需要進(jìn)行系統(tǒng)集成才可發(fā)電?;凇皠?dòng)氫”理念,水氫機(jī)解決了氫燃料電池的氫源問(wèn)題(安全問(wèn)題和成本問(wèn)題),實(shí)現(xiàn)氫氣的可移動(dòng)、高純度及設(shè)備微型化等便利特性。
目前水氫機(jī)制備氫氣的純度高達(dá)6個(gè)9,高純氫可以提高燃料電池的系統(tǒng)壽命和效率。它采用了尾氣循環(huán)利用技術(shù),唯一排放的二氧化碳又可以回收,因此它是零排放的。此外,水氫機(jī)制氫過(guò)程中不需要氧氣,因?yàn)樗畾錂C(jī)的原料甲醇中含有氧氣,直接利用氧化和催化就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)空氣移動(dòng)制備高純氫。氫氣高純化、尾氣循環(huán)利用等關(guān)鍵技術(shù)使水氫機(jī)具有“動(dòng)氫”、“高純動(dòng)氫”、“無(wú)排放高純動(dòng)氫”等優(yōu)勢(shì)。水氫機(jī)在制氫上的優(yōu)勢(shì)與當(dāng)前最高效的氫燃料電池進(jìn)行高度集成,可以實(shí)現(xiàn)氫燃料電池的最長(zhǎng)壽命化、最高效化、最清潔化。