¿Qué está frenando el avance de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno en China?

“Nunca pensé que volvería a verlo”. Freud, ¿91 años? Wyczalek volvió a subir al timón de Electrovan en 2016.

Sosteniendo el volante del primer concept car de pila de combustible del mundo, que ayudó a construir hace 50 años, los ojos del ex ingeniero de General Motors brillan.

En un abrir y cerrar de ojos, han pasado otros cuatro años. El 8 de septiembre de 2020, General Motors anunció que invertiría 2.000 millones de dólares en la empresa de vehículos eléctricos Nikola. La aplicación de la tecnología de pilas de combustible es uno de los aspectos más destacados de la cooperación estratégica entre las dos partes. "Miles de millones de dólares", ¿este es el fundador de Nicola Trevor? Revisión de Milton del Proyecto de Pila de Combustible Universal.

A miles de kilómetros de distancia, en China, mucha gente dice que 2020 es el primer año de la energía del hidrógeno.

El capital con ánimo de lucro no es muy bueno mintiendo. Los datos de Hydrogen Cloud Chain muestran que en los primeros siete meses de 2020, la inversión nominal total en la industria de la energía del hidrógeno de China superó los 654,38+03 mil millones de yuanes, un aumento interanual de más del 30%. Hubo 5 proyectos con una inversión. de 10 mil millones de yuanes, mientras que en el mismo período en 2065.438+09 sólo eran 2.

Hoy en día, más de 40 gobiernos locales apoyan el desarrollo de la energía del hidrógeno. Según estadísticas incompletas, la capacidad actual planificada de pilas de combustible de hidrógeno de mi país supera los 3.000 MW, y la producción estimada de vehículos de pila de combustible supera los 654,38 millones de unidades.

El 13 de septiembre, SAIC lanzó oficialmente el primer monovolumen de pila de combustible del mundo. MAXUS ¿Persigue a Max? ¿EUNIQ? 7. Al mismo tiempo, anunció su “estrategia del hidrógeno”.

El capital, el gobierno y las empresas automovilísticas han intervenido. En septiembre, que se está enfriando gradualmente, el mercado de pilas de combustible de hidrógeno de China está particularmente activo.

¿La tentación del hidrógeno?

Cuando se trata de pilas de combustible, mucha gente ahora añade habitualmente la palabra hidrógeno, que es pila de combustible de hidrógeno, dando a entender que se trata de un cambio de energía y potencia.

Cada revolución energética de la humanidad es un proceso de mejora de la reducción de carbono, la hidrogenación y la densidad energética.

El hidrógeno es un portador de energía altamente energético y eficiente. En la antigüedad, la densidad energética de la madera como combustible era de sólo 0,13 megajulios por kilogramo. Actualmente, la densidad energética máxima del carbón, el petróleo, el gas natural y el hidrógeno alcanza los 140 megajulios.

Y la energía del hidrógeno es una fuente de energía renovable que se puede obtener de diversas formas. Ya sean subproductos industriales, energía petroquímica o agua, los humanos pueden obtener hidrógeno de ella de diversas formas.

En el siglo XXI, la humanidad está pasando de la era de los combustibles fósiles a la era de la energía verde. Gan Yong, académico de la Academia China de Ingeniería, cree que la transformación se puede dividir en dos partes: una es la transformación del consumo de energía fósil a la regeneración de energía verde, y la otra es la transformación de combustibles con alto contenido de carbono a combustibles bajos en carbono. combustibles de carbono. Si volvemos a la esencia, sigue siendo la "hidrogenación y reducción de carbono" del combustible.

La energía "sin carbono" apunta en última instancia a la energía del hidrógeno, que es una fuente de energía limpia y con cero emisiones. El producto final de la reacción completa entre hidrógeno y oxígeno es sólo agua.

El atractivo del hidrógeno es tan grande que los gobiernos de todo el mundo están empezando a desarrollar estrategias.

Muchos países como Japón consideran la sociedad energética del hidrógeno como una estrategia nacional. Desde el brote del nuevo coronavirus, países como Alemania han considerado la energía del hidrógeno como un medio importante para revitalizar la economía. En junio de 2020, Alemania anunció una inversión de otros 9.000 millones de euros para apoyar el desarrollo de la energía del hidrógeno.

China también ha comenzado a tomar medidas en este ámbito. 2065438+En mayo de 2006, el Comité Central del Partido Comunista de China y el Consejo de Estado emitieron el "Esquema de la estrategia nacional de desarrollo impulsado por la innovación", afirmando que "desarrollarán tecnologías energéticas de nueva generación, como la energía del hidrógeno y las pilas de combustible".

Después de eso, en 2019, las pilas de combustible de hidrógeno se incluyeron por primera vez en el informe de trabajo del gobierno, y en 2020, la energía del hidrógeno se incluyó en el proyecto de ley de energía. Recientemente, los medios informaron que se está formulando el plan maestro de desarrollo de la energía del hidrógeno de China, que involucra a múltiples ministerios y comisiones, y que el diseño de energía del hidrógeno de alto nivel de China está a punto de ser revelado.

En términos de implementación, la industria del automóvil es una parte importante de la estrategia energética del hidrógeno.

Como uno de los principales emisores de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono, los automóviles necesitan utilizar combustible de hidrógeno a través de sistemas de pilas de combustible.

Una pila de combustible es un dispositivo de generación de energía que convierte directamente la energía química del combustible y oxidante suministrados externamente en energía eléctrica, energía térmica y otros productos de reacción mediante reacciones electroquímicas.

La pila de combustible actualmente estudiada en la industria es una pila de combustible de hidrógeno con membrana de intercambio de protones que utiliza hidrógeno como combustible externo y oxígeno como oxidante.

Un vehículo de pila de combustible es un vehículo propulsado o propulsado principalmente por energía eléctrica generada por un sistema de pila de combustible a bordo.

1966 10 El 28 de octubre, en Michigan, EE. UU., General Motors exhibió un concept car llamado Electrovan, que fue considerado como el primer automóvil de pila de combustible del mundo, pero debido a que el costo era demasiado alto y no fue promocionado en su momento.

Hoy en día, ya sea en el país o en el extranjero, la tendencia a la electrificación de los vehículos es imparable. Sin embargo, el futuro es brillante pero el camino es tortuoso. Desde el pasado hasta el presente, la seguridad de la batería sigue siendo un factor importante que hace que muchos consumidores duden en comprar vehículos puramente eléctricos. Recientemente, la batería "811" de Contemporary Ampere Technology Co., Ltd. también se ha visto involucrada en disputas de seguridad.

Las pilas de combustible de hidrógeno también forman parte de la ola de electrificación. "Las pilas de combustible son más seguras que las baterías de iones de litio", cree Yi Baolian, académico de la Academia de Ingeniería de China. un electroquímico El dispositivo de conversión de energía realizado por reacción es consistente con el principio de la batería de litio, pero su modo de funcionamiento es más similar a un motor de combustión interna.

La gasolina (diesel) del motor de combustión interna se almacena en el tanque de combustible y el hidrógeno de la celda de combustible se almacena en la botella de almacenamiento de hidrógeno. El primero tiene un motor para la conversión de energía, mientras que el sitio de conversión de energía del segundo está ubicado en la pila de celdas de combustible, que está separada de la botella de almacenamiento de hidrógeno.

“He trabajado en pilas de combustible toda mi vida y nunca ha habido un accidente de combustión o explosión”. Yi Baolian dijo que la energía en la pila de pilas de combustible es muy pequeña. Si algo sale mal, simplemente corta el suministro de hidrógeno y estarás a salvo.

Sin embargo, una energía limpia, altamente energética, eficiente, segura y renovable acaba de entrar en el período de ventana para su comercialización.

¿Dos amaneceres después de dos voltios?

En la actualidad, la popularidad de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno es la tercera ola desde el siglo XX.

El general Eliwan no causó mucho revuelo en 1966. No fue hasta el estallido de la Cuarta Guerra de Oriente Medio en 1973 que llegó la primera ola de comercialización de pilas de combustible.

En ese momento, la Organización Internacional de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) impuso un embargo de petróleo a Israel y otros países. En sólo tres meses, de octubre de 1973 al 1 de octubre, el precio internacional del petróleo pasó de 3,11 en octubre.

La crisis del petróleo ha estimulado la investigación, el desarrollo y la inversión en vehículos civiles de pila de combustible durante algún tiempo, pero esta ola no duró mucho. Una vez resuelta temporalmente la crisis, la moda de las pilas de combustible se está enfriando gradualmente.

La segunda ola surgió alrededor del año 2000, impulsada por fabricantes de pilas de combustible como el canadiense Ballard. Sin embargo, debido a que la tecnología en ese momento no estaba lo suficientemente madura para su aplicación comercial, las empresas automotrices no la apoyaron, los consumidores no tenían demanda y los proveedores de repuestos no pudieron respaldar el mercado de vehículos de pila de combustible. Al final, lo hicieron los vehículos propulsados ​​por hidrógeno. no desarrollarse.

Durante algún tiempo, debido al retraso en la producción en masa de vehículos de combustible de hidrógeno a nivel mundial, muchas políticas se han inclinado gradualmente hacia vehículos eléctricos puros equipados con baterías de litio, y toda la cadena industrial de vehículos de combustible de hidrógeno se ha cerrado con frecuencia. abajo.

En 2014, Toyota finalmente lanzó el Mirai Future Combined, el primer vehículo de pila de combustible de hidrógeno producido en masa del mundo. La industria de los vehículos impulsados ​​por hidrógeno se revitalizó después de muchos años de silencio.

Con esto como punto de partida, el trasfondo de la tercera ola de energía del hidrógeno en el campo de la automoción comienza a surgir. Sin embargo, tal vez esta ola de comercialización de pilas de combustible de hidrógeno realmente pueda despegar.

Con el apoyo de políticas nacionales, Toyota ha introducido la futura combinación Mirai, y también se han producido en masa turismos como el Honda Clarity y el Hyundai NEXO. SAIC también lanzó el Roewe 950 equipado con un sistema de pila de combustible de hidrógeno.

Zhang Jinhua, vicepresidente ejecutivo y secretario general de la Sociedad de Ingenieros Automotrices de China, dijo en 2018 que los principales resultados de los modelos producidos en masa por empresas automovilísticas extranjeras, incluida la vida útil, la densidad de potencia y el precio , etc., tiene ciertas ventajas respecto a la competitividad de los coches tradicionales.

En el campo de los vehículos comerciales, Toyota ha incrementado su inversión, mientras que General Motors ha optado por cooperar con la empresa de camiones eléctricos Nikola para impulsar la implantación de sistemas de pilas de combustible en el campo de los camiones. La Gran Muralla China, Futian y SAIC también están trabajando arduamente.

Sin embargo, en comparación con países extranjeros, la fortaleza técnica de mi país en el campo de las pilas de combustible de hidrógeno todavía tiene deficiencias.

“Lo que hay que afrontar de frente es que todavía existe una cierta brecha entre las industrias de energía de hidrógeno y pilas de combustible de mi país y los niveles avanzados extranjeros”, dijo Peng Suping, académico de la Academia China de Ingeniería y profesor en China. Universidad de Minería y Tecnología (Beijing), dijo que la distribución de la tecnología de “cuello atascado” en muchos aspectos de la industria de la energía del hidrógeno, existe una necesidad urgente de romper el bloqueo tecnológico, incluidas las deficiencias de la tecnología de almacenamiento y transporte del hidrógeno y la principal dependencia de las importaciones de equipos básicos conexos.

¿En qué estás estancado? ?

La tecnología de pilas de combustible se utilizó inicialmente en los campos aeroespacial, militar y otros. Desde la perspectiva de la tecnología en sí, es relativamente madura y no demasiado difícil.

Sin embargo, debido a que se utiliza en campos aeroespaciales y militares independientemente del costo, el umbral técnico de las pilas de combustible es en realidad muy alto. Extendido al ámbito civil, cómo reducir costes se convierte en la clave.

Ya sea nacional o extranjero, uno de los principales factores que restringen el desarrollo de vehículos con pilas de combustible de hidrógeno es el propio hidrógeno.

Por parte de los usuarios y del gobierno, hay muy poca comprensión sobre los vehículos de pila de combustible y hay muchas dudas sobre su seguridad. Al mismo tiempo, las regulaciones y estándares no son perfectos, y Toyota también ha encontrado dificultades en Japón: cuando los vehículos con celdas de combustible de hidrógeno ingresan a espacios reducidos como estacionamientos subterráneos, ningún tercero autorizado puede demostrar que no existen riesgos para la seguridad.

Zhang Jinhua ha dicho anteriormente que muchos funcionarios todavía equiparan el hidrógeno con la inseguridad, por lo que es muy importante popularizar la ciencia.

Afortunadamente, la política se está relajando. El vicepresidente de SAIC, Lan, reveló que a partir de este año, Shanghai ya no definirá el hidrógeno como una sustancia química peligrosa, sino que lo convertirá en combustible. "Regularlo como combustible es un gran cambio de política".

Pero eso no es todo. Como fuente de energía en el campo del transporte, la escala de suministro y el precio de la energía del hidrógeno no son suficientes para respaldar la promoción comercial a gran escala. El reabastecimiento de combustible de hidrógeno es difícil y costoso.

La cadena industrial de la energía del hidrógeno se divide en producción de hidrógeno, almacenamiento de hidrógeno, transporte de hidrógeno e hidrogenación.

Tomemos como ejemplo una estación de hidrogenación terminal. El equipo interior incluye compresores, máquinas de hidrogenación, armarios de control de secuencia, armarios de descarga de gas, etc. Fang, presidente de Shanghai Hefeng Energy Technology Co., Ltd., afirmó: "Muchos de los equipos construidos en las estaciones de hidrogenación son de marcas extranjeras. En la actualidad, todavía es difícil reducirlos".

El costo de compra de equipos extranjeros se transmitirá al precio de hidrogenación de la terminal. Actualmente, el hidrógeno sigue siendo demasiado caro para los consumidores.

Un ingeniero senior de SAIC Hydrogen Fuel Cell dijo a "HD Automotive Business Weekly": "Tal vez el hidrógeno solo cueste unos pocos dólares cuando sale de fábrica, pero después de la desulfuración, purificación, transporte presurizado y almacenamiento en estaciones de servicio". , cuando llegue La estación de hidrógeno puede aumentar la presión. Además, el costo de llenar la estación de servicio puede representar entre un 40% y un 50%, y el costo total es muy caro Recientemente, HD Automotive Business Weekly observó la estación de repostaje de hidrógeno. en Anting. Una demostración de hidrogenación. La pantalla de la máquina muestra que 0,35 kilogramos de hidrógeno requieren 25 RMB adicionales, lo que significa que el precio del hidrógeno por kilogramo es superior a 70 RMB.

Sin embargo, según fuentes relevantes, el acuerdo que firmaron con la estación de servicio de hidrógeno es mucho menos costoso, menos de 40 yuanes por kilogramo.

Sin embargo, la industria generalmente cree que sólo cuando el precio del hidrógeno alcance los 20-25 yuanes los usuarios podrán tener una buena experiencia. El precio actual de la hidrogenación suele ser de 60 a 70 yuanes por kilogramo, y también ronda los 40 yuanes después de los subsidios. En comparación con el repostaje o la carga, el precio unitario de la hidrogenación para los coches es más caro. Por lo tanto, es difícil promoverlo a corto plazo mediante un comportamiento puramente orientado al mercado.

Volviendo al proceso de fabricación de vehículos de pila de combustible de hidrógeno, desde una perspectiva global, la cadena industrial de vehículos de pila de combustible de hidrógeno casi no está madura todavía.

"Toyota, Honda y Hyundai dependen principalmente del consorcio que los respalda para establecer un sistema completamente cerrado", reveló a "HD" Zhang Ruiming, director general de Guangdong Talos Automotive Power System Co., Ltd. Automotive Business Weekly" que ahora muchos materiales y componentes básicos, como catalizadores y membranas de protones, están en manos de unas pocas empresas y los costos siguen siendo altos.

Lu Bingbing, director general de Shanghai Jie Hydrogen Technology Co., Ltd., señaló que los catalizadores, las membranas de intercambio de protones y el papel carbón son tecnologías y componentes clave en el campo de las pilas de combustible de hidrógeno.

Tomemos como ejemplo las membranas de intercambio de protones. Las condiciones de producción en masa de las membranas de intercambio de protones con estructura perfluorada son exigentes. Por un lado, las materias primas químicas del flúor son muy especiales, altamente corrosivas y fáciles de explotar. Requieren una plataforma de producción industrializada y estable y requieren tiempo para acumularse. Por otro lado, los fabricantes también deben realizar evaluaciones experimentales con las empresas de automóviles. "Sin una evaluación experimental, nadie se atrevería a utilizar su película."

Lo que es aún más preocupante es que el desarrollo de membranas de intercambio de protones perfluoradas aún se encuentra en la etapa de reducción de costos. Según Zhang Yongming, científico jefe del Grupo Shandong Dongyue: "Esta membrana ha estado perdiendo dinero, decenas de millones cada año. Las empresas comunes y corrientes no están dispuestas a hacerlo, y sólo las empresas responsables están dispuestas a hacerlo".

El país también ha descubierto estas cuestiones. En el foro TEDA del 5 de septiembre de 2020, Song Qiuling, inspector de primer nivel del Departamento de Construcción Económica del Ministerio de Finanzas, explicó los cambios en los subsidios financieros para los vehículos de pila de combustible. “El objetivo principal de la política de demostración posterior a la transformación es ayudar a las empresas a acelerar los avances en tecnologías centrales clave y construir cadenas industriales independientes y controlables.

"

En la actualidad, no todos los aspectos de la energía del hidrógeno están realmente conectados y las tecnologías centrales clave de las pilas de combustible no están en nuestras propias manos. Estos son dos problemas clave que afectan a las empresas chinas.

Ambos Incluso hay contradicciones entre ellos, incluida la contradicción de precios entre los sistemas de pilas de combustible y el hidrógeno: "Quienes fabrican hidrógeno piensan que las pilas eléctricas son caras, y quienes fabrican pilas eléctricas piensan que el hidrógeno es caro", y la contradicción entre el número de vehículos con pilas de combustible de hidrógeno y estaciones de servicio de hidrógeno: "Hay automóviles que parecen como si no hubiera estaciones (de hidrógeno), y hay estaciones y que dan la sensación de que no hay automóviles".

La clave para el El problema es la "escala"

¿Cuál es la línea de vida o muerte para 1 millón de automóviles?

Hasta agosto de 2020, mi país ha promocionado más de 7200 vehículos de pila de combustible, con un kilometraje acumulado de casi 100 millones de kilómetros y se han construido 72 estaciones de servicio de hidrógeno

"Las pilas de combustible no son suficientes. El número de automóviles debe llegar al millón en 2035. Si no se logra, existe un riesgo. ", dijo con franqueza Ouyang Ming, académico de la Academia de Ciencias de China y profesor de la Universidad de Tsinghua.

Desde la perspectiva de las empresas de los países occidentales, habrá un "valle de la muerte", es decir, después El desarrollo tecnológico exitoso y la comercialización deben superar la escala de inversión y el retorno. Hay dificultades como la eficiencia y el control de riesgos, pero China ahora ha construido un puente para las empresas a nivel nacional y debemos aprovechar esta oportunidad. p>“El mercado de pilas de combustible de mi país está actualmente en auge y la dirección política es muy clara, lo cual es bueno. "Un experto que ha estado profundamente involucrado en el mercado de las pilas de combustible durante décadas dijo a "HD Automotive Business Weekly".

Desafortunadamente, muchas empresas nacionales sólo se centran en las ganancias inmediatas y gastan dinero en la producción para obtener subsidios nacionales en lugar de Por lo tanto, la política de subsidios no solo debe atender la situación actual, sino también alentar la investigación y el desarrollo de patentes independientes y promover el progreso tecnológico de este año de "reemplazar los subsidios con premios" también coincide con este principio. p>

Después de todo, sobre la base de las políticas, la inversión activa de las empresas es la fuerza impulsora del progreso de la industria.

Zhang Tong, director del Instituto de Investigación de Tecnología de Vehículos de Pilas de Combustible de. La Universidad de Tongji dijo sin rodeos: “Afectada por varios factores, la inversión de las empresas nacionales aún es insuficiente, la industria tendrá dificultades para levantarse. "Por otro lado, Toyota, General Motors y otras empresas automovilísticas han invertido en pilas de combustible durante décadas, y sus gastos en investigación y desarrollo han alcanzado cientos de millones de dólares cada año en los últimos años.

Sin embargo, Zhang Tong dijo que SAIC es una excepción. Como la primera empresa de automóviles de China en desarrollar tecnología de pilas de combustible, SAIC lanzó el proyecto de vehículos de pila de combustible Phoenix One en 2006. En 2006, se estableció formalmente la división de pilas de combustible, que abarca la integración de vehículos. , integración de sistemas y tecnología de pila, la compañía ha estado invirtiendo en investigación y desarrollo y ha lanzado sucesivamente automóviles de pasajeros con celda de combustible Roewe 750, 950 y vehículos comerciales SAIC Maxus FCV80, EUNIQ 7 y otros modelos. Por supuesto, las empresas relacionadas con pilas de combustible también se vieron afectadas por su quiebra o transformación.

En ese momento, dijo a HD Chen, director de la División de Sistemas de Pilas de Combustible del Departamento de Investigación de Tecnología con miras al futuro. Automotive Business Weekly: “Todo el mundo está muerto y hay dudas. ¿Es esta la dirección correcta? Finalmente persistió. ”

Ahora se están sumando cada vez más empresas de automóviles nacionales. ¿SAIC MAXUS? ¿EUNIQ planea apuntar al campo de los viajes de negocios de alta gama e ingresar al mercado de consumo personal? La comercialización de pilas de combustible domésticas ha comenzado. acelerar los avances.

¿Lanzar MAXUS? de 10 mil millones, y construir una industria de celdas de combustible con más de 1,000 empleados de I + D y equipos de operación han formado una escala de producción y ventas de 10,000 celdas de combustible para vehículos, con una participación de mercado de más del 10%. “Los vehículos de pasajeros con pila de combustible están muy restringidos por la infraestructura. En la actualidad, es más adecuado para vehículos comerciales, que operan alrededor de estaciones de servicio de hidrógeno y lideran el transporte público, la logística y los viajes urbanos. ", dijo Lan.

En el Foro TEDA de este año, Song Qiuling dijo: "Esta demostración se centra en promover la aplicación industrial de vehículos de pila de combustible en el campo de los vehículos comerciales medianos y pesados, con énfasis en los camiones pesados. . ”

De hecho, los autobuses y camiones tienen requisitos técnicos más bajos para las pilas de combustible que los automóviles de pasajeros. La escala de los vehículos comerciales puede cultivar una serie de proveedores de suministros de energía, repuestos e incluso materiales. luego mejorar gradualmente el nivel tecnológico y luego expandirse al campo de los automóviles de pasajeros.

Como dijo el vicepresidente e ingeniero jefe de SAIC, Zu Sijie, las celdas de combustible deben usarse primero en automóviles comerciales a gran escala. impulsar un círculo virtuoso en la industria.

Durante mucho tiempo, junto con la hibridación, los turismos seguirán siguiendo el circuito puro y la proporción de vehículos comerciales como autobuses y camiones aumentará la aplicación de la tecnología de pilas de combustible. El "avance de doble línea" será la tendencia de desarrollo de los vehículos de nueva energía.

Aún quedan más preguntas por llegar. Después de la comercialización, las empresas también deben considerar la "tolerancia a los problemas de las pilas de combustible", es decir, cómo prestar el servicio posventa. Fan, científico jefe del China Energy Engineering Group, señaló que este fue el principal problema que provocó el fracaso de muchas empresas estadounidenses de pilas de combustible en el pasado y también será una dificultad que las empresas chinas deberán afrontar en el futuro.

"¿Estás despierto?", dijo Fan, una pregunta que espera que los practicantes se hagan ellos mismos.

-Fin-

Este artículo es del autor de Autohome, Autohome, y no representa la posición de Autohome.