刘科:氢能汽车为何难以实现产业化?
来源:原创 2023-12-27
氢能是21世纪最大的清洁能源,伴随着需求的增长,当前,我国已成为全球第一产氢国,2022年我国氢气年产量超3500万吨,是世界最大制氢国。根据相关机构预计2060年氢气产量有望突破1亿吨。
产业化是其未来的发展导向,但目前也是未能实现尚在努力的目标,国家能源局提出,力争到2025年我国氢燃料电池汽车保有量要达到5万辆,未来几年我国氢燃料电池汽车保有量复合增速有望超过55%。
但目前受限于多方面的制约,当前全球氢能行业总体处于发展初期,在终端能源消费量中占比仍然很低。
同样,处于产业链下游的氢能与燃料电池产业发展也处于早期阶段。
截至2023年上半年,我国氢燃料电池汽车累计销量为14715辆。距离2025年燃料电池汽车保有量5万辆的目标还有一定差距。
近日,澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长及清洁能源研究院院长刘科表示,氢气的使用存在的隐患将会使氢车走向产业化的一个巨大的阻碍。
尽管目前开展氢能行业布局国家的合计经济总量已占据全球的75%,但刘科认为氢能汽车产业化发展的根本原因在于氢气不适合做大众共有能源载体。
同时他提到了两个“最”。
最小的分子
作为元素周期表中最小的分子,也意味着最容易泄露。
而氢气的体积能量密度是最小的,储运的需要只能通过增加压力来增加体积能量密度。
目前看到所有的氢燃料电池车里的储氢罐,都是350和700公斤大气压,储氢罐如果拿不锈钢设计必须做得非常厚,因为压力太高。学过理工的人都知道,700公斤压力的高压设备,不是那么容易生产制造的。
最宽泛的爆炸范围
今年多地相继明确制氢加氢站可不入化工园区,绿氢生产不需危化品许可,但并不意味着氢气不再危险。
刘科也提到,氢气在露天没有问题, 20多年前的实验中可以看到,一个加氢车的储氢罐为了安全一般都放在最后,普通步枪一枪是打不透的。
打完以后,因为氢气在露天没问题,它很轻,就像氢气球一样,一条火龙冲上天,驾驶室的温度一下子升不了那么高,人有足够时间逃逸。但是,在封闭的空间里,最为宽泛的爆炸范围带来极大的威胁。
4%到74%的爆炸范围使得氢气成为爆炸范围最宽的气体,小于4%是安全的,大于74%只着火不爆炸,但是在4%到74%这个很宽的范围内,遇火星就爆。
而在几大氢能示范城市中,尤其是北上广深等城市,像深圳90%以上的车是停到地下车库这一封闭空间里的。
大量氢能汽车进到地下车库,若有一辆车泄露,就会产生巨大的危险。
尽管是小概率事件,但是使用众多的时候,总有部件老化等问题发生,哪怕储氢罐是安全的,阀门、管路等也有一定小概率老化,或者开车不注意发生了撞击。
一旦泄露遇火星爆炸,引起其他车爆炸,一个大楼都有可能毁掉。所以在封闭的空间里,使用氢气要非常注意。
氢气的特性令其产业化步伐迈的尤为艰难。
除此之外,他还曾经在采访中提到电动车、氢燃料电池车的另一大弊端-----就是基础设施的问题。
氢气的安全、储存都要求一定的占地面积。而面对北上广市中心动辄过亿的土地价值,难以承受的占地成本或将成为产业化道路上的另一大阻碍。
这一点,充电桩也能为氢燃料电池汽车提供借鉴,根据调研显示,由于地价问题,现在有些中国已建的充电桩的利用率不到4%,北京、上海这些地方利用率不到1.5%。