對(duì)于燃料電池而言，2016實(shí)在是表現(xiàn)不俗的一年。
9月，全球第一架采用氫燃料電池的客機(jī)——“HY4”于德國(guó)成功試飛，巡航速率達(dá)到165公里/小時(shí)，航程可達(dá)1500公里；隨即，法國(guó)工業(yè)巨頭阿爾斯通公司就為世界揭開(kāi)了可搭載300名乘客、最高時(shí)速可達(dá)140公里的氫燃料電池列車(chē)的神秘面紗。
2016年10月8日，在一片歡呼聲中，美國(guó)能源部慶祝了“氫與燃料電池日”的到來(lái)，彰顯出該機(jī)構(gòu)在削減氫燃料電池成本方面所作出的巨大努力。
“這真的是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻。”美國(guó)能源部燃料電池技術(shù)辦公室主任Sunita Satyapal表示，“通過(guò)獨(dú)立的分析，我們使其成本自2007年以來(lái)下降了50%。”
得益于硬件成本的下降，美國(guó)數(shù)家汽車(chē)制造商紛紛加入到生產(chǎn)和銷(xiāo)售氫燃料電池車(chē)的隊(duì)伍中來(lái)。其中，豐田汽車(chē)公司的氫燃料電池動(dòng)力車(chē)——Mirai，產(chǎn)量已從2015年的700輛激增為2016年的2000輛；而2017年，其產(chǎn)量目標(biāo)更是直指3000。
目前，加利福尼亞州大約擁有超過(guò)20個(gè)加氫站，美國(guó)能源部與國(guó)家公園管理局也著手在華盛頓特區(qū)設(shè)置示范用加氫站，不少機(jī)構(gòu)與公司也紛紛在車(chē)隊(duì)中增加氫能動(dòng)力車(chē)。
燃料電池車(chē)，一切似乎都很美好。
不遺余力
燃料電池可以將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，而氫燃料電池則利用電解水的逆反應(yīng)來(lái)將氫氣、氧氣等燃料轉(zhuǎn)化為水，并通過(guò)這種化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。
在這一過(guò)程中，除了消耗氧氣和空氣之外，沒(méi)有其它的能源消耗，不需加油也不用充電，水是唯一的副產(chǎn)品。因而，氫燃料電池車(chē)也被認(rèn)為是真正實(shí)現(xiàn)“零排放”的環(huán)保交通工具。
此外，氫燃料電池車(chē)與人們的使用習(xí)慣非常匹配：充滿一個(gè)氫燃料罐只需要幾分鐘，而為一輛電動(dòng)汽車(chē)充滿電卻需要幾個(gè)小時(shí)。
目前，從全球來(lái)看，美國(guó)依然是燃料電池車(chē)最大和增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)之一。而這一成績(jī)的取得，離不開(kāi)美國(guó)能源部不遺余力的推動(dòng)。
2010年，美國(guó)能源部制定《氫能源計(jì)劃》，推動(dòng)氫與電一起成為主要能源載體；2015年，美國(guó)國(guó)會(huì)為美國(guó)能源部氫和燃料電池項(xiàng)目撥款約1.17億美元，另外還有3000萬(wàn)美元用于固體氧化物燃料電池的相關(guān)研發(fā)活動(dòng)。
之后，為進(jìn)一步推動(dòng)氫及燃料電池技術(shù)的進(jìn)步，美國(guó)能源部斥資3500萬(wàn)美元，用于氫氣生產(chǎn)、運(yùn)輸及儲(chǔ)存領(lǐng)域的研發(fā)，燃料電池性能及耐久性研究，示范用加氫站的零部件生產(chǎn)，先進(jìn)的儲(chǔ)氫材料研究，以及氫與燃料電池的性能和成本分析等。
在美國(guó)能源部的大力支持下，多個(gè)美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)在燃料電池及氫技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域取得重大進(jìn)展，在極大地降低硬件成本的同時(shí)提高了產(chǎn)品性能，使得美國(guó)在燃料電池和氫技術(shù)市場(chǎng)繼續(xù)保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)，在清潔能源創(chuàng)新方面繼續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
但也有一些需要注意的地方：當(dāng)前燃料電池車(chē)所使用的氫氣最為常見(jiàn)和廉價(jià)的獲得途徑，都需要用到甲烷——天然氣的主要成分。這一過(guò)程勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生溫室氣體。
對(duì)此，Satyapal表示，目前研究人員正致力于研究如何通過(guò)可再生途徑生產(chǎn)廉價(jià)的氫。“我們的目標(biāo)是使氫的成本降到相當(dāng)于汽油每加侖4美元的水平。”而現(xiàn)在加氫站的氫零售價(jià)格約在13~16美元。
道阻且長(zhǎng)
但同時(shí)，人們也應(yīng)清楚地認(rèn)識(shí)到，與電動(dòng)汽車(chē)相比，氫燃料電池車(chē)仍然被遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在后面，并且氫能經(jīng)濟(jì)也未能全面地開(kāi)花結(jié)果。
自2008年以來(lái)，美國(guó)民眾累計(jì)購(gòu)買(mǎi)了超過(guò)50萬(wàn)輛插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)，然而卻只購(gòu)買(mǎi)了不到500輛燃料電池車(chē)。
究其原因，研究者與分析家們指出，燃料電池本身在效率與成本方面均已有了迅猛的發(fā)展與進(jìn)步，但是為其提供支持的基礎(chǔ)設(shè)施卻仍是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。
這里指的基礎(chǔ)設(shè)施正是加氫站。建設(shè)這些為燃料電池車(chē)補(bǔ)充氫氣的設(shè)施是非常“燒錢(qián)”的，而鑒于現(xiàn)在燃料電池車(chē)數(shù)量實(shí)在太少，根本很難收回成本；同時(shí)，加氫站需要大型的高壓儲(chǔ)存罐來(lái)儲(chǔ)存氫氣，而很多硬件設(shè)施都需要重新開(kāi)發(fā)，這就進(jìn)一步提升了價(jià)格。
“這是一個(gè)非常受限的供應(yīng)鏈。”Satyapal承認(rèn)，“即便是單個(gè)的一個(gè)噴嘴，也會(huì)非常昂貴。”
相反，電動(dòng)汽車(chē)則可以通過(guò)墻壁插座來(lái)充電，盡管充電速度并不快。但兩者基礎(chǔ)設(shè)施之間的鴻溝意味著，在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)都很難說(shuō)服人們?nèi)ベ?gòu)買(mǎi)燃料電池車(chē)。
“真的，可以預(yù)見(jiàn)燃料電池車(chē)的前景非常嚴(yán)峻。”Lux Research公司的研究助理Chris Robinson說(shuō)，“而我們很難向消費(fèi)者解釋這些。”
但是，這里卻有一個(gè)潛在的特例——日本。
“日本是燃料電池車(chē)能夠‘唱主角’的地區(qū)，因?yàn)樗](méi)有其他真正可行的選擇。”Robinson說(shuō)。
有限的自然資源和走高的能源價(jià)格，促使日本這樣的島國(guó)成為了發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)的絕佳案例。“通過(guò)很少數(shù)量的加氫站，你就能為全島提供服務(wù)”，Robinson說(shuō)。
但對(duì)于燃料電池車(chē)未來(lái)的發(fā)展，Satyapal依舊十分樂(lè)觀。
眼下，為了推動(dòng)燃料電池車(chē)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，汽車(chē)制造商們正在同大型能源公司、初創(chuàng)企業(yè)等合作伙伴在氫燃料供給方面展開(kāi)合作。例如，在德國(guó)，戴姆勒集團(tuán)與法國(guó)液化空氣集團(tuán)、荷蘭皇家殼牌集團(tuán)、法國(guó)道達(dá)爾集團(tuán)、德國(guó)林德集團(tuán)等企業(yè)合作，計(jì)劃到2017年在德國(guó)建立100座加氫站，到2023年增加到400座。
雖然現(xiàn)在氫燃料電池私家車(chē)的銷(xiāo)售情況的確不樂(lè)觀，但是其卻在白天循環(huán)于城市街道、而后停至某一中心站的車(chē)隊(duì)車(chē)輛上頗有前途。目前包括豐田在內(nèi)的數(shù)家汽車(chē)制造商都宣稱(chēng)，他們已經(jīng)開(kāi)始著手研究燃料電池動(dòng)力的公共汽車(chē)項(xiàng)目。
“這不再只是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的好奇心。”Satyapal說(shuō)，“我們必須保持這樣的勢(shì)頭。”■