丰田“弃氢”真相曝光,氢能应用卡脖子难题——氢能储运的中国企业解决之道

2023-09-22 15:04:21
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2023-09-22

大势所趋,我国的科研人才和企业也在这场“氢能竞赛”中快步发展。

自2021年以来,关于日本车企放弃“氢燃料电池汽车”的说法就被广为流传,日产汽车、本田汽车和丰田汽车作为日本汽车行业的三大头部车企,先后被报道放弃氢能源汽车的研发,这也被视为日本放弃氢能源的标志。

国内甚至有一部分人据此认为,氢能的研发是“水中月”、“镜中花”,看似美好但并不使用,甚至还有人将氢能视为“危化品”。

而真实的情况则是,不仅日本没有放弃氢能源,更多国家甚至在今年开启了“氢能源补贴”,加快扶持本国氢能源的应用和研发。大势所趋,我国的科研人才和企业也在这场“氢能竞赛”中快步发展。

2012年,西安交通大学成立新型储能与能量转换纳米材料研究中心

“未来能源争夺战”早已打响

“野马财经”近期在走访新能源领域专家和企业时了解到,实际上日本并未真正放弃氢能源,其国内多家企业仍继续在氢能源产业链上运营。

尤其是丰田汽车,这家拥有5000多项氢燃料电池专利技术的汽车巨头,并不是外界所说的“放弃氢能源”、“点错了科技树”,而是出于研发费用太大、市场规模较小而暂时收缩了研发支出,暂停新技术研发,同时将氢能源技术推广到更多应用市场。

就在今年,日本丰田已经和我国的海马汽车达成了合作,3月24日,双方签署“框架协议”,约定将海南岛整体作为一个大型体验测试场,在海马汽车第三代氢燃料电池汽车上搭载运用包括日本丰田“Mirai”电堆在内的成熟部件及系统。

2023年5月搭载丰田电堆的海马氢燃料电池汽车下线,海马汽车计划于2023年四季度开展小批量示范运营,争取投入小批量(200台)开展示范运营,并于2025年规划2000台运营规模。

丰田、本田、日产等日系车企所谓的“弃氢”也是无奈之计,“岛国”国内本身就缺乏大规模市场,难以摊薄巨大的投入成本,同时日本氢气资源匮乏、大量依赖进口,氢气储运困难导致成本高等难题,加上中美避开日本氢能汽车,开发新能源电动汽车,导致日本的氢能技术在国外汽车市场也没有立足之地,所以丰田不得不改变策略,先开拓氢能应用市场,再图长久之计。

有业内人士指出,丰田汽车对氢能的研发使用,不简单是一家企业对未来业务的“豪赌”,更是与日本政府对未来能源的合作探索,一旦技术成熟,将改变日本能源匮乏的现状。

不仅是日本没有放弃氢能源,更多国家还在今年加紧了氢能补贴计划。

据媒体报道,欧盟委员近期发布了首批氢银行拍卖规则,计划于2023年11月23日开始,为欧洲经济区(EEA)的可再生氢生产商提供10年最高4.5欧元/千克的固定补贴,本次拍卖的总补贴额为8亿欧元,补贴将在项目投运后每半年支付一次。

在此之前,美国就对外公布了绿氢补贴政策,其氢能补贴最高达3美元/1kg。公开资料统计,今年初截至到8月底,已经有印度、荷兰、法国、西班牙、埃及等多个国家提出了绿氢补贴计划。

可以看出,国外正在进行的“氢能补贴战”实际上是一场“能源争夺战”,谁能站在第一梯队,谁能有效解决氢能应用卡脖子难题——氢能储运,谁就能在未来拥有更多话语权。

可以放在手上的氢能源?

正是基于上述形势,我们国内的科研人才也在加紧研发氢能源,并在近期取得了又一项重大进展,研发出了全球领先的固态储运氢技术:金属氢化物@石墨烯复合储氢材料。

这种储氢材料被称为“可以放在手上的复合储氢材料”,是基于一种石墨烯界面纳米阀技术制成的材料,可以在微米的金属氢化物上实现纳米石墨烯的封装,成功解决金属氢化物空气安全和可控释氢难题。

研发出上述这一领先全球技术的人,就是来自西安交通大学的成永红、张锦英团队。依托西安交通大学“金属氢化物@石墨烯复合固态储氢材料”原创成果,成永红教授成立了西安一九零八新能源科技有限公司(简称“一九零八新能源”),让科技成果走出实验室、走向“生产线”。

2023年7月,“一九零八新能源”2条日产百公斤级的储氢材料循环中试线建成投产,实现“金属制备→金属氢化→复合材料制备→释氢副产物回收利用”全技术链条验证,材料储释氢重量密度最高可达14%以上,可为大规模氢气的存储与远距离的运输提供更有效的解决方案。

而这个解决方案又恰恰可以实现氢能应用的规模化,帮助研发、应用企业降低使用成本,相当于打通了氢能产业链的“任督二脉”,真正让氢能产业链实现良性循环。

氢能产业链包括:制氢、储氢、运氢、用氢四个主要环节。制氢技术在几年前就不成问题,而氢能应用市场其实非常广阔,从工业领域到民用领域,从并网发电到氢能源车辆,都可以使用氢能源。

现在,制约氢能源应用的最大问题就是中间的储氢、运氢环节。因为氢气本身的特点,在储运过程中存在易燃易爆的危险,这就让储运氢的成本非常昂贵,打通制氢、储氢、运氢等一系列环节,往往需要举国之力建设。

“甲子光年”曾以运氢为例介绍称,氢气管道是最高效的氢气输送方式,但十分“劳民伤财”。美国数据显示,2019年,美国氢气管道的造价高达30万—100万美元/公里,是天然气管道造价的2倍。

除了管道输氢,还有高压气态储运、低温液态运氢、有机液态储运、固态储运等技术,但无论哪种技术,都必须要考虑降低成本,而降成本的关键在于“规模化”,而规模化又离不开大规模氢气存储与远距离运输,满足这两项需求的恰恰是成永红、张锦英团队研发的金属氢化物@石墨烯复合固态储氢材料。

这种固态储氢技术不仅解决了成本高昂的难题,还具有“三高优势”:

高安全性:常温常压下存储运输,不需要任何特种设备,是可以握在手上的氢能源;

高储氢密度:材料储氢密度最高达到12.5wt.%;

高释氢密度:有效水解释氢密度最高达到25wt.%。

有了这项技术,完全可以实现成永红教授提出的“西氢东运”和“海氢陆运”概念,解决气态、液态及现有固态储氢技术存在的不足。

“1908”的野望:大到并网发电,小到给手机充电

目前,一九零八新能源已完成单套系统年产3000吨的工艺包设计,为后续氢气的大规模应用奠定了坚实基础。

如何理解这个“大规模应用”呢?成永红教授给出的回答是:实现氢能源并网发电!而且已经这个答案已经在大型能源、电力央企和石化企业都有了实质性的合作。随着全国新能源制氢项目的逐步落地,急需一种新的储运技术来解决氢气大规模存储、远距离输运、大功率释放的难题。一九零八新能源固态储氢材料技术,为行业在大规模储运氢、MW(兆瓦)以上级并网发电等领域提供了更经济、更高效、更安全的解决方案。

基于上述领先的固态储氢材料技术,成永红团队不仅在技术上能实现大规模氢能发电并网,还研发出车用氢动力系统、便携式移动电源,实现氢能的民用化。

其研发的千瓦级车用氢动力电源,具备轻量化、长续航、高安全性特点,可适用于车载动力电源及家用、户外应急电源等各类场景,体积重量小、能量密度高、绿色无污染,目前已在氢能观光车上取得示范应用;甚至还研发可以给手机、电扇充电的便携式氢能电源。

一九零八新能源的领先技术已经受到多家公司关注,并与之合作。

9月10日举行的成果发布会上,西安一九零八新能源科技有限公司还与秦创原创新促进中心、北京开云汽车有限公司、陕西维纳数字科技股份有限公司、内蒙古中浩燃气有限公司、陕西引汉济渭科技发展有限公司等公司签订了项目落地合作协议。

在这些合作伙伴之前,2022年底,“一九零八新能源”宣布完成了英诺天使基金领投的千万元天使轮融资。半年后的2023年7月,这笔融资帮助“一九零八新能源”完成2条日产百公斤级钠钙基和铝钠基复合储氢材料循环中试线的建设。

英诺天使基金合伙人肖毅谈到,“我们主要是投资氢能产业链中的制氢、储氢,投资氢能绕不开储氢材料。成永红和张锦英教授的团队,是我们认为在固态储氢材料领域的翘楚,1908的项目优势非常明显,在固态储氢上的技术积累比较深,而且氢能在陕西发展有得天独厚的产业资源优势,传统能源+新能源+氢+重卡的使用场景是个非常好的闭环,成本、效率、市场诸多有利因素集于一身。”

知名产业投行云悦资本近期发文表示,随着我国国家能源安全的战略实施,以及全世界对便宜和无尽能源的不懈追求,在很长一段时间内,新能源材料都将会是一个万亿级的大市场。其中在储能端,氢能源将逐步得到重视。

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