1801年,英國化學家Humphry Davy提出了Fuel Cell(燃料電池)的概念,可直到漫長的41年之後,它才由身兼化學家、物理家、律師數職的William Grove實現,後者向世人展示了氫氧燃料以聚態形式產生電能的方法。
但要說真正將這種全新的能源形式用於現代汽車,還得往後推到上世紀60年代左右,就如同現代汽車的實際發源目標一樣,世界上第一臺燃料電池車並非是為了乘用,而是為生產服務的,它被裝載在農用拖拉機身上。
至於說燃料電池在乘用車領域的出現則要歸功於美國人,通用在1966年正式向汽車世界介紹了Electrovan這臺以氫燃料電池為核心動力的小型廂體式汽車。
可以說從通用雪佛蘭Electrovan至今,半個多世紀的時間裡,人們針對這種FCEV(燃料電池車)都在解決著同一個問題——燃料的儲存。
雪佛蘭Electrovan問世時為科研領域所讚頌,但卻被經銷商和消費者們嘲諷,其原因就是氫燃料儲存罐幾乎佔據了廂體式結構的整個儲物空間,實際能夠為駕駛人與乘客所使用的乘坐空間僅有前排駕駛艙,和後排極小部分割槽域,而且乘客還需要在後排忍受與運轉中的機械裝置共存。換言之,一臺氫燃料電池車在當時就是“環保”與“成本高、效率低”的代表,這也是為什麼氫燃料電池最終還是被通用劃入了“未來科研專案”的主要原因。
氫能源爭奪,豐田、本田兩家初具規模
時至今日,FCEV氫燃料電池車可以說仍處於起步的階段,而乘用車製造商行業當中,豐田、本田兩家日企可謂是其中的傑出代表。
豐田Mirai從2014年底開始被推向給了一些特定使用者,但僅僅作為公共租賃車型存在於公路之上。Mirai搭載了一套70MPa儲氫罐,這使得車輛能夠實現700km的續航駕駛里程,這幾乎是向以特斯拉為首的純電動汽車市場宣戰。
在經歷了一段時期的公共租賃服務用車後,豐田Mirai於2015年面向家庭市場銷售,但家用版本的實際續航能力卻縮減到了502km。
不過,相比於設計大膽誇張的純電動汽車產品,豐田Mirai不光在外觀設計上與傳統燃油轎車更為相似,其在車艙內部方面也更為傳統且易用。更重要的是,對比一些品牌的“油改氫”車型,完全重新開發的Mirai在動力總成硬體佈局上更為合理化,對於內部空間的影響也更小。
隨後到來的便是本田,早在2006年,本田就已經推出了FCX氫燃料電池概念車,並以FCX Clarity之名在日本、美國等市場向特定使用者提供,以用於公共租賃服務。而從2016年開始,Clarity也進入到了家庭市場量產銷售階段,並保有589km的續航駕駛里程,對比曾經的FCX Clarity,其已經實現了+227km的增長,從而領先於包括2017款Model S 75D/90D/100D在內的一線純電動轎車。
氫燃料入華,豐田已開始落地
2017年,豐田汽車首次將Mirai開到了中國的公路上進行測試,而這項為期三年的“中國燃料電池汽車開發與商業化”專案,也伴隨著TMEC(豐田汽車研發中心中國有限公司)的落地而結束。但這僅僅是豐田實現新能源汽車中國本土化的第一步,當豐田透過TMEC建設了中國第7個加氫站後我們也確定,FCEV將會是未來豐田在華推行新能源戰略的重要組成部分。
氫燃料電池車造價高昂,關鍵材料難突破
但話說回來,為何涉足氫能源領域的車企比較少?很大原因在於其造價高昂,單單是能量轉換中的化學催化劑就讓人“不寒而慄”,在幾乎均依託於進口的原材料與零部件當中,氫燃料電池車擺脫不了一種稀有金屬,那就是鉑金,雖然它僅僅是在氫燃料電池車當中作為催化劑使用,但它幾乎決定了整臺車的能源轉化效果,這個平均單價為黃金四倍之多的稀有金屬,使得氫能源車型的造價無論如何都便宜不了。
當然,除了催化劑與更多進口零部件外,與氫燃料直接相關的環節也隱藏著較高的成本代價。
首先是技術環節,國內汽車製造商制氫技術已經難有突破,這使得主要掌握該項技術的豐田、本田等製造商同時也掌握了定價的話語權,尤其是像豐田這種已經將氫燃料電池車研發與生產整套裝置技術融於一體的製造商,的的確確已經成為了諸多環節成本定價的主導成員之一。
除了制氫外,儲氫也是制約氫燃料電池車成本的關鍵所在。相比於運輸與儲存技術已經相當成熟的燃油,以及幾乎只需前期基礎電網設施建設的電能,氫燃料的運輸與加氫儲存都尚在起步階段,而這些不斷深化的技術也將更多開發成本疊加在了消費市場當中。
因此,氫燃料電池車並不是沒有未來,而是在成本未完全壓縮的當下,遠遠看不到“未來”。
氫能源製造任重而道遠
那為何豐田、本田會在燃料電池領域下此血本?一方面是因為這些汽車品牌的本土市場對於新能源汽車產品的接受度較高,另一方面自然是因為日本一直都面臨著“地窄物稀”的局面,無論是國民還是各個工業製造企業都有著極強的危機意識,因而這種零排放的能源類別自然會受到青睞重視。
但對於國內製造商來說,氫能源開發更像是一種“商機”,全國目前在執行的6000多輛氫燃料電池車大多補貼都在40萬元以上,就如同前些年大量“不知名”車商化身造車新勢力拿補貼一樣。在為數不多加入戰局的名字裡,能夠拿到政府補貼大多是商用車,這也是目前氫能源的發展瓶頸,其想要普及商用,乃至從商用轉向民用,依舊任重而道遠。