豐田“棄氫”真相曝光,氫能應用卡脖子難題——氫能儲運的中國企業解決之道
大勢所趨,我國的科研人才和企業也在這場“氫能競賽”中快步發展。
自2021年以來,關于日本車企放棄“氫燃料電池汽車”的說法就被廣為流傳,日產汽車、本田汽車和豐田汽車作為日本汽車行業的三大頭部車企,先后被報道放棄氫能源汽車的研發,這也被視為日本放棄氫能源的標志。
國內甚至有一部分人據此認為,氫能的研發是“水中月”、“鏡中花”,看似美好但并不使用,甚至還有人將氫能視為“危化品”。
而真實的情況則是,不僅日本沒有放棄氫能源,更多國家甚至在今年開啟了“氫能源補貼”,加快扶持本國氫能源的應用和研發。大勢所趨,我國的科研人才和企業也在這場“氫能競賽”中快步發展。
2012年,西安交通大學成立新型儲能與能量轉換納米材料研究中心
“未來能源爭奪戰”早已打響
“野馬財經”近期在走訪新能源領域專家和企業時了解到,實際上日本并未真正放棄氫能源,其國內多家企業仍繼續在氫能源產業鏈上運營。
尤其是豐田汽車,這家擁有5000多項氫燃料電池專利技術的汽車巨頭,并不是外界所說的“放棄氫能源”、“點錯了科技樹”,而是出于研發費用太大、市場規模較小而暫時收縮了研發支出,暫停新技術研發,同時將氫能源技術推廣到更多應用市場。
就在今年,日本豐田已經和我國的海馬汽車達成了合作,3月24日,雙方簽署“框架協議”,約定將海南島整體作為一個大型體驗測試場,在海馬汽車第三代氫燃料電池汽車上搭載運用包括日本豐田“Mirai”電堆在內的成熟部件及系統。
2023年5月搭載豐田電堆的海馬氫燃料電池汽車下線,海馬汽車計劃于2023年四季度開展小批量示范運營,爭取投入小批量(200臺)開展示范運營,并于2025年規劃2000臺運營規模。
豐田、本田、日產等日系車企所謂的“棄氫”也是無奈之計,“島國”國內本身就缺乏大規模市場,難以攤薄巨大的投入成本,同時日本氫氣資源匱乏、大量依賴進口,氫氣儲運困難導致成本高等難題,加上中美避開日本氫能汽車,開發新能源電動汽車,導致日本的氫能技術在國外汽車市場也沒有立足之地,所以豐田不得不改變策略,先開拓氫能應用市場,再圖長久之計。
有業內人士指出,豐田汽車對氫能的研發使用,不簡單是一家企業對未來業務的“豪賭”,更是與日本政府對未來能源的合作探索,一旦技術成熟,將改變日本能源匱乏的現狀。
不僅是日本沒有放棄氫能源,更多國家還在今年加緊了氫能補貼計劃。
據媒體報道,歐盟委員近期發布了首批氫銀行拍賣規則,計劃于2023年11月23日開始,為歐洲經濟區(EEA)的可再生氫生產商提供10年最高4.5歐元/千克的固定補貼,本次拍賣的總補貼額為8億歐元,補貼將在項目投運后每半年支付一次。
在此之前,美國就對外公布了綠氫補貼政策,其氫能補貼最高達3美元/1kg。公開資料統計,今年初截至到8月底,已經有印度、荷蘭、法國、西班牙、埃及等多個國家提出了綠氫補貼計劃。
可以看出,國外正在進行的“氫能補貼戰”實際上是一場“能源爭奪戰”,誰能站在第一梯隊,誰能有效解決氫能應用卡脖子難題——氫能儲運,誰就能在未來擁有更多話語權。
可以放在手上的氫能源?
正是基于上述形勢,我們國內的科研人才也在加緊研發氫能源,并在近期取得了又一項重大進展,研發出了全球領先的固態儲運氫技術:金屬氫化物@石墨烯復合儲氫材料。
這種儲氫材料被稱為“可以放在手上的復合儲氫材料”,是基于一種石墨烯界面納米閥技術制成的材料,可以在微米的金屬氫化物上實現納米石墨烯的封裝,成功解決金屬氫化物空氣安全和可控釋氫難題。
研發出上述這一領先全球技術的人,就是來自西安交通大學的成永紅、張錦英團隊。依托西安交通大學“金屬氫化物@石墨烯復合固態儲氫材料”原創成果,成永紅教授成立了西安一九零八新能源科技有限公司(簡稱“一九零八新能源”),讓科技成果走出實驗室、走向“生產線”。
2023年7月,“一九零八新能源”2條日產百公斤級的儲氫材料循環中試線建成投產,實現“金屬制備→金屬氫化→復合材料制備→釋氫副產物回收利用”全技術鏈條驗證,材料儲釋氫重量密度最高可達14%以上,可為大規模氫氣的存儲與遠距離的運輸提供更有效的解決方案。
而這個解決方案又恰恰可以實現氫能應用的規模化,幫助研發、應用企業降低使用成本,相當于打通了氫能產業鏈的“任督二脈”,真正讓氫能產業鏈實現良性循環。
氫能產業鏈包括:制氫、儲氫、運氫、用氫四個主要環節。制氫技術在幾年前就不成問題,而氫能應用市場其實非常廣闊,從工業領域到民用領域,從并網發電到氫能源車輛,都可以使用氫能源。
現在,制約氫能源應用的最大問題就是中間的儲氫、運氫環節。因為氫氣本身的特點,在儲運過程中存在易燃易爆的危險,這就讓儲運氫的成本非常昂貴,打通制氫、儲氫、運氫等一系列環節,往往需要舉國之力建設。
“甲子光年”曾以運氫為例介紹稱,氫氣管道是最高效的氫氣輸送方式,但十分“勞民傷財”。美國數據顯示,2019年,美國氫氣管道的造價高達30萬—100萬美元/公里,是天然氣管道造價的2倍。
除了管道輸氫,還有高壓氣態儲運、低溫液態運氫、有機液態儲運、固態儲運等技術,但無論哪種技術,都必須要考慮降低成本,而降成本的關鍵在于“規模化”,而規模化又離不開大規模氫氣存儲與遠距離運輸,滿足這兩項需求的恰恰是成永紅、張錦英團隊研發的金屬氫化物@石墨烯復合固態儲氫材料。
這種固態儲氫技術不僅解決了成本高昂的難題,還具有“三高優勢”:
高安全性:常溫常壓下存儲運輸,不需要任何特種設備,是可以握在手上的氫能源;
高儲氫密度:材料儲氫密度最高達到12.5wt.%;
高釋氫密度:有效水解釋氫密度最高達到25wt.%。
有了這項技術,完全可以實現成永紅教授提出的“西氫東運”和“海氫陸運”概念,解決氣態、液態及現有固態儲氫技術存在的不足。
“1908”的野望:大到并網發電,小到給手機充電
目前,一九零八新能源已完成單套系統年產3000噸的工藝包設計,為后續氫氣的大規模應用奠定了堅實基礎。
如何理解這個“大規模應用”呢?成永紅教授給出的回答是:實現氫能源并網發電!而且已經這個答案已經在大型能源、電力央企和石化企業都有了實質性的合作。隨著全國新能源制氫項目的逐步落地,急需一種新的儲運技術來解決氫氣大規模存儲、遠距離輸運、大功率釋放的難題。一九零八新能源固態儲氫材料技術,為行業在大規模儲運氫、MW(兆瓦)以上級并網發電等領域提供了更經濟、更高效、更安全的解決方案。
基于上述領先的固態儲氫材料技術,成永紅團隊不僅在技術上能實現大規模氫能發電并網,還研發出車用氫動力系統、便攜式移動電源,實現氫能的民用化。
其研發的千瓦級車用氫動力電源,具備輕量化、長續航、高安全性特點,可適用于車載動力電源及家用、戶外應急電源等各類場景,體積重量小、能量密度高、綠色無污染,目前已在氫能觀光車上取得示范應用;甚至還研發可以給手機、電扇充電的便攜式氫能電源。
一九零八新能源的領先技術已經受到多家公司關注,并與之合作。
9月10日舉行的成果發布會上,西安一九零八新能源科技有限公司還與秦創原創新促進中心、北京開云汽車有限公司、陜西維納數字科技股份有限公司、內蒙古中浩燃氣有限公司、陜西引漢濟渭科技發展有限公司等公司簽訂了項目落地合作協議。
在這些合作伙伴之前,2022年底,“一九零八新能源”宣布完成了英諾天使基金領投的千萬元天使輪融資。半年后的2023年7月,這筆融資幫助“一九零八新能源”完成2條日產百公斤級鈉鈣基和鋁鈉基復合儲氫材料循環中試線的建設。
英諾天使基金合伙人肖毅談到,“我們主要是投資氫能產業鏈中的制氫、儲氫,投資氫能繞不開儲氫材料。成永紅和張錦英教授的團隊,是我們認為在固態儲氫材料領域的翹楚,1908的項目優勢非常明顯,在固態儲氫上的技術積累比較深,而且氫能在陜西發展有得天獨厚的產業資源優勢,傳統能源+新能源+氫+重卡的使用場景是個非常好的閉環,成本、效率、市場諸多有利因素集于一身。”
知名產業投行云悅資本近期發文表示,隨著我國國家能源安全的戰略實施,以及全世界對便宜和無盡能源的不懈追求,在很長一段時間內,新能源材料都將會是一個萬億級的大市場。其中在儲能端,氫能源將逐步得到重視。
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