¿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 vuelve a estar al mando del Electrovan en 2016.

El ex ingeniero de General Motors sostiene el volante del primer concept car de pila de combustible del mundo, que ayudó a construir hace 50 años, con luz en los ojos.

Han pasado cuatro años en un abrir y cerrar de ojos. 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", ¿es esta la fundadora Nicola Trevor? Revisión de Milton del Proyecto de Pila de Combustible Universal.

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

Es menos probable que el capital con fines de lucro mienta. 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 de producción 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 6 de septiembre, SAIC lanzó oficialmente el primer monovolumen de pila de combustible del mundo. MAXUS ¿Persigue a Max? Yunique. 7. Al mismo tiempo, anunció su "estrategia energética del hidrógeno".

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

¿La tentación del hidrógeno?

Cuando se trata de pilas de combustible, mucha gente ahora añade habitualmente la palabra hidrógeno, es decir, pilas de combustible de hidrógeno, lo que significa que se trata de una revolución en 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.

Además, 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 esta transición se puede dividir en dos partes: una es la transición del consumo de energía fósil a la regeneración de energía verde, y la otra es la transición 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 “cero carbono” apunta finalmente a la energía del hidrógeno, que es una energía limpia y sin emisiones. El producto final de la reacción completa del hidrógeno y el 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 han adoptado una sociedad del hidrógeno como 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 que invertiría otros 9.000 millones de euros para apoyar el desarrollo de la energía del hidrógeno.

China también ha comenzado a tomar medidas al respecto. En mayo de 2016, el Comité Central de China y el Consejo de Estado emitieron el "Esquema de la estrategia nacional de desarrollo impulsado por la innovación", afirmando que "desarrollarían 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, algunos 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.

En la actualidad, la pila de combustible que se ha estudiado 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 que utiliza la energía eléctrica generada por el sistema de pila de combustible de a bordo como energía o energía principal.

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 su alto costo no fue promocionado. En el momento.

Hoy en día, ya sea en casa o en el extranjero, la tendencia a la electrificación del automóvil 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 a la hora de adquirir vehículos totalmente eléctricos. Recientemente, la batería "811" producida por Contemporary Anpu Technology Co., Ltd. también ha estado 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.

"Yi Baolian, académico de la Academia China de Ingeniería, cree que las pilas de combustible de hidrógeno son esencialmente un dispositivo de conversión de energía que se logra mediante reacciones electroquímicas. Son consistentes con el principio de las baterías de litio, pero son más similares a los motores de combustión interna en términos de modo de trabajo.

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. , y el sitio de conversión de energía de este último se encuentra en la pila de pilas de combustible, que está separada de la botella de almacenamiento de hidrógeno

“He trabajado en pilas de combustible toda mi vida y nunca he tenido ninguna. Accidentes por combustión o explosión. "Yi Baolian dijo que hay muy poca energía en la pila de pilas de combustible. Si algo sale mal, simplemente corte el suministro de hidrógeno para garantizar la seguridad.

Sin embargo, un sistema de alta energía, eficiente y seguro Pila de combustible La energía limpia y renovable acaba de entrar en el período ventana de comercialización.

¿Dos amaneceres después de dos voltios?

En la actualidad, los vehículos de pila de combustible de hidrógeno se han vuelto populares por tercera vez desde el siglo XIX. Siglo XX.

El General Electrovan no causó gran revuelo hasta el estallido de la Cuarta Guerra de Oriente Medio en 1973, que provocó la primera ola de comercialización de pilas de combustible. p >En ese momento, la Organización Internacional de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) impuso un embargo de petróleo a Israel y otros países. Tomó sólo tres meses desde octubre de 1973 al 1 de octubre, y los precios internacionales del petróleo pasaron de 3,11 en octubre.

La crisis del petróleo ha calentado la investigación, el desarrollo y la inversión en vehículos civiles de pila de combustible durante un tiempo, pero esta ola no duró mucho ya que la crisis se resolvió temporalmente.

La segunda. La 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 las apoyaron y los consumidores tampoco tenían demanda. respaldaron el mercado de vehículos de pila de combustible y, en última instancia, los vehículos impulsados ​​por hidrógeno no se desarrollaron.

Durante algún tiempo, debido a retrasos en la producción en masa de vehículos de hidrógeno en todo el mundo, muchas políticas han avanzado gradualmente hacia su equipamiento. Las baterías de litio, los vehículos eléctricos puros se inclinaron y toda la cadena industrial de vehículos de combustible de hidrógeno colapsó con frecuencia.

En 2014, Toyota finalmente lanzó el Mirai Future Combined, el primer vehículo de pila de combustible de hidrógeno producido en masa. y la industria de los vehículos impulsados ​​por hidrógeno estaba en silencio. Revivirá después de muchos años.

Con esto como punto de partida, ha comenzado la corriente subyacente de la tercera ola de energía del hidrógeno en el campo de la automoción. tal vez la comercialización de esta ola de pilas de combustible de hidrógeno realmente pueda despegar. /p>

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

Zhang Jinhua, vicepresidente ejecutivo y secretario general de la Sociedad de Ingenieros Automotrices de China, dijo en 2018 que el principal desempeño de. Los modelos producidos en masa por empresas automotrices extranjeras, incluida la vida útil, la densidad de potencia, el precio, etc., son competitivos con los autos tradicionales.

En el campo de los vehículos comerciales, Toyota y General Motors han intensificado sus esfuerzos. ha optado por cooperar con la empresa de camiones eléctricos Nikola para promover la implementación de sistemas de pilas de combustible en el campo de los camiones.

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

“Debemos afrontar el hecho de que todavía existe una cierta brecha entre la industria de la energía del hidrógeno y las pilas de combustible de mi país y los niveles avanzados extranjeros. "Peng Suping, académico de la Academia China de Ingeniería y profesor de la Universidad China de Minería y Tecnología (Beijing), afirmó que la tecnología de "cuello atascado" está muy extendida en muchos eslabones de la industria de la energía del hidrógeno y que existe una necesidad urgente de romperla. el bloqueo tecnológico, incluida la insuficiente tecnología de almacenamiento y transporte de hidrógeno y la dependencia principal de las importaciones de equipos básicos relacionados, etc.

¿Con qué se utilizó inicialmente la tecnología de pilas de combustible? en los campos aeroespacial, militar y otros. Desde la perspectiva de la tecnología en sí, es relativamente maduro y no demasiado difícil.

Sin embargo, dado que se utiliza en los campos aeroespacial y militar independientemente del costo, el umbral técnico. El número de pilas de combustible es en realidad muy alto cuando se extiende al campo civil, cómo reducir los costos se convierte en la clave.

Ya sea nacional o extranjero, uno de los factores centrales que restringen el desarrollo del combustible de hidrógeno. Los vehículos de pila de combustible son el hidrógeno en sí.

Por parte de los usuarios y del gobierno, hay muy poca comprensión sobre los vehículos de pila de combustible y su seguridad. Al mismo tiempo, las regulaciones y estándares no son perfectos. y Toyota también ha encontrado dificultades en Japón: cuando los vehículos con pila 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 Los funcionarios todavía equiparan el hidrógeno con la inseguridad, por lo que es muy importante popularizar la ciencia.

Afortunadamente, la política se liberalizará a partir de este año. Inicialmente, Shanghai ya no definirá el hidrógeno como una sustancia química peligrosa, pero cambiará. “Gestionarlo como combustible es un gran cambio de política. ”

Pero los problemas no se limitan a estos. 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, y el reabastecimiento de combustible de hidrógeno sí lo es. difícil y costoso.

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

Tomemos como ejemplo las estaciones terminales de hidrogenación. El equipamiento interior incluye compresores, máquinas de hidrogenación, armario de control, armario de descarga de gases, etc.

Fang, presidente de Shanghai Hefeng Energy Technology Co., Ltd., dijo: "Muchos equipos de las estaciones de hidrogenación provienen de marcas extranjeras. En la actualidad, es difícil bajarlos".

El costo de comprar productos extranjeros El equipo se transmitirá a la estación de servicio de la terminal Precio del Hidrógeno. 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 sale de la fábrica por sólo unos pocos dólares, pero después de la desulfuración, la purificación, el transporte presurizado y el almacenamiento en las gasolineras, Se podría mejorar en las estaciones de hidrógeno. Además, el costo de agregar estaciones de servicio puede representar entre el 40% y el 50%, y el costo total es muy caro". Recientemente, en la estación de servicio de hidrógeno en Anting, "HD Automotive Business Weekly". Vi una demostración de hidrogenación. La pantalla de esta máquina muestra que se deben pagar 0,35 kilogramos de hidrógeno * * * por 25 yuanes, es decir, el precio de repostaje por kilogramo supera los 70 yuanes.

Sin embargo, según fuentes relevantes, los acuerdos que firmaron con estaciones de servicio de hidrógeno son mucho menos costosos, 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 mediante un comportamiento puro de mercado en el corto plazo.

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.

“Toyota, Honda y Hyundai dependen principalmente del consorcio que los respalda para construir un sistema completamente cerrado”. Zhang Ruiming, gerente general de Guangdong Talos Automotive Power System Co., Ltd., reveló a HD Auto Business. Semanalmente se dice que ahora los catalizadores, las membranas de protones y muchos materiales y componentes básicos están en manos de unas pocas empresas y los costes siguen siendo elevados.

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 clave 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 para las membranas de intercambio de protones con estructura perfluorada son duras. Por un lado, los materiales químicos fluorados son muy especiales, altamente corrosivos y explosivos, por lo que requieren industrialización y una plataforma de producción estable, que tarda en 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: "Este tipo de membrana ha estado perdiendo dinero, perdiendo decenas de millones cada año. Las empresas comunes y corrientes no están dispuestas a hacerlo, y sólo las empresas responsables están dispuestas a hacerlo". p>

El país también descubrió estos problemas. 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 clave y crear cadenas industriales independientes y controlables".

Hoy en día, no todos los aspectos de la energía del hidrógeno han estado verdaderamente conectados. Y las tecnologías centrales clave de las pilas de combustible no están realmente conectadas ni están en nuestras propias manos. Estos son dos problemas clave que afectan a las empresas chinas.

Incluso existen contradicciones entre los dos, incluida la contradicción de precios entre los sistemas de pilas de combustible y el hidrógeno: "La gente que produce hidrógeno piensa que la pila es cara, y la gente que fabrica la pila piensa que el hidrógeno es caro". y la contradicción cuantitativa entre los vehículos de pila de combustible de hidrógeno y las estaciones de servicio de hidrógeno: "el vehículo se siente como si no hubiera una estación (de hidrógeno), y la estación se siente como si no hubiera ningún vehículo".

La clave del problema es la "escala"

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

Hasta agosto de 2020, China ha promocionado más de 7.200 vehículos de pila de combustible, con un kilometraje de conducción acumulado de casi 100 millones de kilómetros, y ha construido 72 estaciones de servicio de hidrógeno, pero esto está lejos de ser suficiente.

“El número de vehículos de pila de combustible debe alcanzar el millón en 2035. De lo contrario, habrá riesgos”, afirmó 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 de un desarrollo tecnológico exitoso, la comercialización tendrá que superar dificultades como la escala de inversión, la tasa de rendimiento y control de riesgos. Sin embargo, China ahora está construyendo puentes para las empresas a nivel nacional, por lo que debemos aprovechar esta oportunidad.

“En la actualidad, el mercado de pilas de combustible de mi país está en auge y la dirección política es muy clara, lo cual es bueno”, dijo a HD Automotive un experto que ha estado profundamente involucrado en el mercado de pilas de combustible durante décadas. Semanal de negocios.

Desafortunadamente, muchas empresas nacionales solo se centran en beneficios inmediatos y utilizan fondos de producción para obtener subsidios estatales en lugar de mejorar la tecnología. Por lo tanto, las políticas de subsidios no sólo deben atender la situación actual, sino también fomentar la investigación y el desarrollo independientes de patentes y promover el progreso tecnológico. El cambio de política de este año de “reemplazar subsidios con premios” también coincide con este principio.

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 Pila de Combustible de la Universidad de Tongji, dijo sin rodeos: "Debido a diversos factores, la inversión de las empresas nacionales aún es insuficiente y será difícil para la industria desarrollarse". ." Por otro lado, Toyota, General Motors y otras empresas automovilísticas llevan décadas invirtiendo en pilas de combustible, y en los últimos años los costes de I+D han alcanzado cientos de millones de dólares al año.

Sin embargo, Zhang Tong dijo que SAIC es una excepción en este sentido.

Como la primera empresa automovilística de China en desarrollar tecnología de pilas de combustible, SAIC lanzó el proyecto de vehículo de pila de combustible Phoenix One en 2001. En 2006, se estableció formalmente la División de Pilas de Combustible. Desde la integración de vehículos y la integración de sistemas hasta los avances tecnológicos de paquetes de baterías, la empresa ha estado invirtiendo en investigación y desarrollo y ha lanzado turismos de pila de combustible Roewe 750 y 950 y vehículos comerciales SAIC Maxus FCV80 y EUNIQ. Modelos de séptimo grado.

Durante este período, muchas empresas relacionadas con las pilas de combustible han cerrado o se han transformado, y SAIC ciertamente se ha visto afectada.

En ese momento, Chen, director de la División de Sistemas de Pilas de Combustible del Departamento de Investigación de Tecnología Avanzada, dijo a HD Automotive Business Weekly: "Afuera todo el mundo está muerto y hay dudas. ¿Es esta la dirección correcta? Finalmente persistí. ”

Ahora se están sumando cada vez más empresas automotrices nacionales, ¿SAIC MAXUS? Yunique. Con planes para apuntar al sector de viajes de negocios de alto nivel e ingresar al mercado de consumo personal, la comercialización nacional de celdas de combustible ha comenzado a acelerar los avances.

¿Liberar MAXUS? Yunique. Al mismo tiempo, SAIC también lanzó una "estrategia de energía de hidrógeno": para 2025, se lanzarán al menos diez productos de vehículos de pila de combustible que alcanzarán un valor de mercado de 10 mil millones y establecerán un equipo de operaciones e investigación de pilas de combustible. ¿Más de 1.000 personas? ¿Formar una escala de producción y ventas de 10.000 pilas de combustible y alcanzar una cuota de mercado del 10%? arriba.

“Los turismos equipados con pilas de combustible están muy limitados por la infraestructura. Actualmente, son más adecuados para vehículos comerciales, circulan alrededor de estaciones de servicio de hidrógeno y toman la delantera en el transporte público, la logística y la movilidad urbana. " Dijo Lan Dui.

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 turismos. La escala de los vehículos comerciales puede cultivar un grupo de proveedores de suministro de energía, piezas e incluso materiales, construir una cadena industrial independiente de China y luego mejorar gradualmente el nivel técnico y luego expandirse al campo de los vehículos de pasajeros.

Como dijo el vicepresidente e ingeniero jefe de SAIC, Zu Sijie, las pilas de combustible deberían aplicarse primero a gran escala en vehículos comerciales, y la escala impulsará un círculo virtuoso en la industria.

Durante mucho tiempo, combinados con la energía híbrida, los turismos seguirán siguiendo líneas puramente circulares, mientras que 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 Baiqin, científico jefe del China Energy Engineering Group, señaló que este fue el principal problema al que muchas empresas estadounidenses de pilas de combustible fracasaron en el pasado, y también será la dificultad que las empresas chinas deberán afrontar en el futuro.

“¿Estás despierto?” Fan Baiqin dijo que esperaba que los practicantes se hicieran esta pregunta.

-Fin-

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