0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

欧/美/日/韩对氢燃料电池的战略布局

geQw_gh_a6b9141 2017-12-13 11:40 次阅读

笔者个人认为当前我国将锂电纯电动车定为国家战略,更多是从中国能源安全和环境保护的角度出发,同时也考虑到了我国锂电产业有一定的产业基础。

欧美日在氢能和燃料电池方面的战略布局

目前,全球氢燃料电池电动车的研发以日系车企为轴心形成三大阵营。Toyota与BMW合作开发燃料电池汽车,而 Daimler-Benz、Ford则是跟Nissan结成合作伙伴, GM的合作伙伴是Honda和Hyundai。全球几家主要汽车公司已经或者即将推向市场的FC-EV的主要技术指标如下表所示:

从上表我们可以看到,Toyota 去年底量产的Mirai FC-EV性能最为先进。Mirai使用的辅助动力系统采用的是1.6 KWh的镍氢电池,未来将会替换成锂离子电池

有读者可能会说,这些传统汽车公司根本不愿意看到电动汽车的到来,因为这样会影响普通汽车的销售。笔者个人认为,这种观点无疑是非常偏颇的。对于电动汽车发展过程中面临的技术和市场推广上的困难和挑战,没有谁比这几家主流汽车厂家更有发言权。不过话又说回来,这几家国际主流车企肯定有它们的算盘。在笔者看来,绝大多数国际主流汽车厂家之所以没有对锂离子电池纯电动汽车(LIB-EV)投入太多精力,是有其深层次原因的。

一方面,锂离子电池生产的核心技术掌握在日韩少数几家锂电公司手里,除了Toyota和Nissan这两家日本车企,全球其它汽车公司都没有在二次电池技术方面有太深的造诣和技术积累,这就使得国际主流汽车厂家无法在锂电纯电动汽车方形成太高的技术壁垒。

说得直白点,电池纯电动车的核心还是电池技术,而这一领域又不是整车厂家所精通的,即便是特斯拉电池管理系统(BMS)为壁垒的作用也极其有限。至于快速充电技术,则是连特斯拉都无法很好解决的问题。而最关键的因素,则是这些汽车大厂都明白,锂电的能量密度太低在续航里程上毫无胜算。

而另一方面,与目前国内锂电纯电动汽车发展模式不一样的是,燃料电池电动汽车的发展从一开始就是在这些主流车企的主导下进行的,并且这几家主流汽车厂家在燃料电池都拥有相当强的研发实力和技术积累。而且相对于锂电而言,燃料电池本身就有很高的技术难度,研发成本极其高昂,研发周期更是以5-10年为单位。燃料电池在资金和技术上的壁垒,可以直接将绝大多数中小车企阻挡在外。

这两个方面的因素,是LIB-EV在欧美市场一直不温不火的根本原因。就目前锂电的技术水平而言,为了在续航里程和制造成本之间取得平衡,国际车企针对普通消费群体销售的纯电动车的趋势是小型化,如已经商业化的Nissan Leaf、Mitsubishi MiEV和GM Bolt都是微/小型电动车,Tesla Model 3 实际上也属于中小型车范畴。

虽然价格得以控制,但这些小型车的实用性、舒适性、驾驶乐趣均无法与中级轿车相提并论。纯电动汽车为了获得超过300英里的续航里程,必然要求增加动力电池的数量而达到存储更多电能的目的,这样就不可避免地带来成本的大幅攀升,因此这一策略仅仅可以在高售价的轿跑上实现。Model S和欧美其它几款长续航力EV都选择高端轿跑车型,这是有其必然原因的。

Tesla的火爆,在笔者看来更多的是互联网思维在市场运作和营销模式上的成功,它并不能掩盖锂离子电池纯电动汽车在全球发展所面临的尴尬现状。而Tesla Model 3 这款即将量产的“平民级”纯电动车, 320公里的理论续航里程(实际工况续航里程可能只有250公里)直接将中小型级别LIB-EV打回了原形。

笔者个人认为,对于锂电和燃料电池纯电动汽车技术路线的争议,还可以从另外一个角度进行思考。燃料电池使用的燃料是氢气,目前的来源主要还是石化产业的副产物,而电解水制氢效费比较低,光解水目前还处在实验室阶段离产业化还很遥远,也就是说燃料电池实际上还是与石油产业紧密关联的,FC-EV并没有打破目前汽车工业和石油产业这种紧密联系的战略格局。

而锂电纯电动汽车情况则大不一样,电动汽车充电的电能来源具有多样性并不仅仅局限于电网体系,而电网体系也就是大能源产业跟石化产业的依赖程度各国的情况并不一致,比如中国目前以煤电为主法国以核电为主而美国则是以油气为主但能源结构多元化,但总体而言电网对石化产业的依赖程度并没有汽车产业那么紧密。也就是说,锂电纯电动汽车的商业模式,有可能从根本上改变石油产业的命运!

有兴趣的读者可以看看“Who Killed the Electric Car?”这部纪录片,就会对美国十多年前纯电动汽车发展的困境有所了解。考虑到美国汽车界跟石油行业的紧密关系,也就不难理解为什么美国三大汽车公司对纯电动汽车一直提不起兴趣的根本原因了。Ford和GM这两个没落贵族迫于形势现在也不得不搞点PHEV装点下门面,不然就当真被看作是美国汽车工业衰败和腐朽的代名词了。

笔者个人认为当前我国将锂电纯电动车定为国家战略,更多是从中国能源安全和环境保护的角度出发,同时也考虑到了我国锂电产业有一定的产业基础。至于燃料电池,则跟西方发达国家差距实在太大,目前根本不具备产业发展的可能性,就这个问题笔者在后面还会具体分析。

国内的主流观点认为,我们内燃机技术已经落后国外太多,但在锂电纯电动汽车方面则与西方发达国家几乎同时起步,这为我国汽车工业实现 “弯道超车”提供了绝好机会。这个观点是否科学,那就是见仁见智了。Toyota Mirai燃料电池电动汽车在2015年年底投产,之后请来安倍晋三为Mirai宣传造势,更是激起国内民众的普遍反感。一时间,国内电动车界对日本发展燃料电池电动汽车充斥着“路线错误论”和“阴谋论”的论调。如果抛开民族情感,当我们了解到这些国际主流汽车厂商在电动汽车发展上的“历史问题”,就会对中国电动车界的这些观点有自己的思考。

其实,不仅仅是全球主流车企在HEV、PHEV,LIB-EV以及FC-EV上的多重布局,国际顶级电极材料供应商也是如此:

比利时Umicore目前是全球最大的锂电正极材料生产商,它也曾经是全球最大的碱锰电池无汞锌粉供应商和全球第二大镍氢电池球镍生产商(相关业务已出售)。Umicore在2011年率先建成了全球第一条商业化运营的锂离子电池回收生产线。可以说,Umicore在整个二次电池材料产业链上的布局之完整和严密,是全球任何其他企业都无法与之匹敌的。同时Umicore也是全球三大贵金属催化剂公司之一,它在燃料电池催化剂方面也有很大投入,而且拥有自己的燃料电池公司Solvicore。

美国3M无疑是在PEMFC和锂电关键材料方面最具研发实力的公司。3M拥有三元材料方面的核心专利,对层状正极材料的理解全球无人能及。同时,3M在特种电解液添加剂,合金负极方面也是可圈可点。另一方面,3M在PEMFC电催化剂和MEA制备方面也拥有强大研发实力,申请了众多专利。事实上,3M在有序Pt纳米催化剂有序列阵和MEA方面的研究工作,一直是几年前DOE在PEMFC领域少数几个拿得出手的大项目。

德国BASF通过收购美国PEMEAS和Engelhard,从而获取了高温PEMF(HT-PEMFC, H3PO4掺杂PBI体系)的核心技术,在2006年成立了燃料电池分公司,成为HT-PEMFC电极和电堆方面唯一供应商。而到了2012年年初,BASF在完成并购美国Ovonic(镍氢电池),Merck和Novolyte的电解液业务以及Becker Underwood的锂电业务,并整合了BASF自己的锂电正极材料的研发/中试部门,正式成立了BASF电池材料部。我们可以清楚你看到,BASF在燃料电池和锂电两方面的双重布局。

英国Johnson Matthey是全球最大的有色金属和贵金属巨头,也是全球三大贵金属催化剂公司之一(另外两家是Umicore和BASF)。JM最早实现了Pt/C催化剂的商业化生产,目前也是最大的燃料电池催化剂生产商,同时JM也有拥有自己的燃料电池公司。2014年7月份和10月份,JM分别收购了万向A123在常州的LFP材料厂和瑞士Clariant的能源存储事业部(原Phostech公司),之后整合已有的锂电系统公司成立了电池技术部。

美国杜邦(DuPont)是全球最大的质子交换膜生产商,Nafion膜堪称高分子化工领域世纪经典产品之一。杜邦在PEMFC电极和MEA方面也有很大的研发投入。最近几年,杜邦也开始进军锂电领域,在含氟特种电解液,LTO负极以及三元材料正极方面都有已经有产品问世。

美国陶氏化学(DOW)同样也是质子交换膜生产商巨头,数年前也开始在锂电方面发力,通过收购瑞士HPL,陶氏已经在三元材料和磷酸盐正极材料以及电解液添加剂方面有产品问世。

以上只是部分列举了一些国际化工巨头在锂电和燃料电池方面的战略布局,我们就可以看到这些跨国公司对锂电和燃料电池的重视程度。锂电是现在时,而燃料电池则是将来时,锂电和燃料电池各自的应用领域并不完全重合,它们两不是谁压倒谁的零合游戏,跨国公司双面下注已经给出了最佳答案。


声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 氢燃料电池
    +关注

    关注

    11

    文章

    344

    浏览量

    43649

原文标题:【利元亨·JFD专栏】欧/美/日/韩对氢燃料电池的战略布局(下)

文章出处:【微信号:gh_a6b91417f850,微信公众号:高工锂电技术与应用】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    燃料电池系统的优势及应用分析

    燃料电池堆由多个单电池以串联方式层叠组合构成,将双极板与膜电极三合一组件(MEA)交替叠合,各单电池之间嵌入密封件,经前、后端板压紧后用螺杆紧固住,就组成了质子交换膜燃料电池堆。
    的头像 发表于 04-19 16:46 352次阅读
    <b class='flag-5'>燃料电池</b>系统的优势及应用分析

    燃料电池的分类及其特点

    燃料电池家族中,氢氧燃料电池是最为人们所熟知的成员。如同太阳系中的太阳那般至关重要,氢氧燃料电池以氢气作为主要燃料,氧气通常来自空气,二者在电极上发生反应产生电力和水。
    的头像 发表于 04-18 15:57 168次阅读

    氢能产业新政发布 力挺氢燃料电池

    氢能产业新政发布 力挺燃料电池 日前,交通运输部发布《关于国家电力投资集团有限公司开展重卡换电站建设组网与运营示范等交通强国建设试点工作的意见》原则同意在重卡换电站建设组网与运营示范、氢燃料电池研发
    的头像 发表于 02-27 15:31 415次阅读

    车用燃料电池升压DC-DC测试

    燃料电池是一种能量生成装置,在燃料氢气用尽之前一直产生能量,而且燃料电池的反应物氢气加料时间远远短于动力
    发表于 02-22 11:20

    燃料电池膜电极密封材料解析

    燃料电池膜电极密封材料解析 燃料电池是一种能够将氢气和氧气反应产生电能的设备。膜电极是燃料电池中的关键部件之一,它将氢气和氧气分别传输到阳极和阴极,并同时限制氢和氧的混合以避免安全问题。膜电极
    的头像 发表于 01-18 11:43 299次阅读

    LabVIEW软件模拟燃料电池在车辆中的应用

    LabVIEW软件模拟燃料电池在车辆中的应用 在追求可持续能源的时代,燃料电池在绿色经济中扮演着关键角色。本研究通过LabVIEW软件模拟和评估了
    发表于 12-17 20:20

    燃料电池的应用案例

    电子发烧友网站提供《氢燃料电池的应用案例.pdf》资料免费下载
    发表于 11-13 14:15 0次下载
    氢<b class='flag-5'>燃料电池</b>的应用案例

    新型能源——燃料电池概述

    电子发烧友网站提供《新型能源——燃料电池概述.pdf》资料免费下载
    发表于 11-13 11:21 0次下载
    新型能源——<b class='flag-5'>燃料电池</b>概述

    车用氢燃料电池升压DC-DC测试

    燃料电池是一种能量生成装置,在燃料氢气用尽之前一直产生能量,而且氢燃料电池的反应物氢气加料时间远远短于动力电池的充电时间,以氢燃料汽车为例
    的头像 发表于 10-24 10:23 981次阅读
    车用氢<b class='flag-5'>燃料电池</b>升压DC-DC测试

    燃料电池汽车优劣分析与展望

    其实除了丰田,同样有许多车企在氢燃料电池车领域不遗余力。比如现代就在前几天邀请了国内多家媒体,赴韩试驾了氢燃料电池车型现代NEXO。那么在看似未来大好的情况下,氢燃料电池究竟有哪些优势,而且发展之路上究竟遇到了哪些问题?
    发表于 10-04 16:12 186次阅读
    氢<b class='flag-5'>燃料电池</b>汽车优劣分析与展望

    ch32nnh2燃料电池方程式

    ch32nnh2燃料电池方程式 燃料电池作为一种新型的能源转化技术,具有高效、绿色、环保的特点,近年来受到了越来越广泛的重视和应用。 燃料电池的基本原理是将燃料和氧气在催化剂的作用下,
    的头像 发表于 08-16 11:15 1735次阅读

    普源精电直流电子负载在燃料电池电动汽车储能系统的应用案例

    面对能源消耗和应对气候变化问题等多重挑战,世界主要国家都把发展燃料电池汽车提升到国家战略高度。储能系统(Energy Storage Systems, ESS)是燃料电池电动汽车(Fuel Cell
    的头像 发表于 08-11 14:25 338次阅读
    普源精电直流电子负载在<b class='flag-5'>燃料电池</b>电动汽车储能系统的应用案例

    燃料电池原理 混合动力运用技术

    燃料电池工作原理 虽然燃料电池名字里面有“燃料”字样,同时氢气也能够跟氧气在一起剧烈燃烧,但在燃料电池却不是利用燃烧来获取能量,而是利用氢气跟氧气化学反应过程中的+-电荷转移来形成电流
    的头像 发表于 07-18 10:11 416次阅读
    <b class='flag-5'>燃料电池</b>原理 混合动力运用技术

    ADI LTC6806燃料电池电堆巡检的应用场景

    燃料电池的电动车其驱动方式还是电机,氢只是用来反应发电的能源,最后与氧气反应产生电能,驱动车辆行驶。燃料电池单体的电压不到1V,为提高输出电压,一般需将多个燃料电池单体堆叠串联组成燃料电池
    的头像 发表于 05-30 14:42 1115次阅读
    ADI LTC6806<b class='flag-5'>燃料电池</b>电堆巡检的应用场景