近幾年，在國(guó)內(nèi)利好政策的助力下，新能源卡車勢(shì)頭非常強(qiáng)勁，其中氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展更是在行業(yè)內(nèi)掀起了新一輪熱潮。不過(guò)談起氫能源卡車，相信大多數(shù)卡友想到的還是氫燃料電池技術(shù)，而另一種最近關(guān)注度極高的氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)路線，已悄然成為了各大車企未來(lái)主要發(fā)展方向之一。
那么氫燃料電池和氫內(nèi)燃機(jī)這兩種技術(shù)路線有何區(qū)別？各自優(yōu)勢(shì)又在哪？為何近期氫內(nèi)燃機(jī)會(huì)受到各大車企的青睞？
01政策推動(dòng) 氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入加速階段
首先來(lái)說(shuō)說(shuō)為何要大力發(fā)展氫能，從政策層面來(lái)看，在碳達(dá)峰及碳中和目標(biāo)大背景下，同時(shí)也作為我國(guó)“十四五”規(guī)劃的重要內(nèi)容，氫能產(chǎn)業(yè)可以說(shuō)進(jìn)入了快車道。
根據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委近日發(fā)布的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃來(lái)看，明確“十四五”時(shí)期燃料電池車輛保有量將達(dá)到約5萬(wàn)輛，到2030年，形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)體系，到2035年，氫能在終端能源消費(fèi)中的比例明顯提升。據(jù)悉，目前已有10多個(gè)省、50多個(gè)城市陸續(xù)發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)規(guī)劃。長(zhǎng)三角、珠三角、環(huán)渤海等地區(qū)已初步形成氫能產(chǎn)業(yè)集群。
從商用車運(yùn)營(yíng)層面來(lái)看，目前我國(guó)新能源車型的主流技術(shù)路線還是以純電動(dòng)為主，在輕微卡車型、城市配送領(lǐng)域應(yīng)用較為成熟。雖然純電動(dòng)線路在中重卡以及牽引車上也有大規(guī)模應(yīng)用，但受限于鋰電池的續(xù)航里程、充電時(shí)間以及重量等原因，很難滿足中長(zhǎng)距離的物流所需，因此這類純電動(dòng)產(chǎn)品主要還是在工程自卸、煤炭以及港口、倒短等特定工況場(chǎng)景下運(yùn)營(yíng)。
現(xiàn)階段來(lái)看，純電技術(shù)線路在長(zhǎng)途運(yùn)輸上仍然存在較多瓶頸，技術(shù)方面也很難實(shí)現(xiàn)“跨越”式突破，而氫能的出現(xiàn)正好解決了這一難題。相比之下，氫氣卡車的續(xù)航里程可與柴油、天然氣相媲美，并且在氫氣加注時(shí)間上也控制在10分鐘左右，并且?guī)缀鯖]有碳排放。
02都是用氫燃料 兩者有何區(qū)別？
氫燃料電池和氫內(nèi)燃機(jī)都是使用氫能作為燃料，那么這兩者的區(qū)別到底在哪里？
從構(gòu)造上講，氫燃料電池車型底盤結(jié)構(gòu)和常見的電動(dòng)卡車比較接近，同樣配置有電機(jī)、電控以及電池三電系統(tǒng)等部件，不過(guò)在這基礎(chǔ)上，氫燃料電池卡車還增加了燃料電池和儲(chǔ)氫罐等部件。
目前，氫燃料電池卡車現(xiàn)主要采用質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)，其中燃料電池相當(dāng)于是一種能量轉(zhuǎn)化裝置，依靠氫燃料電池電堆中的氫氣與氧氣產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能驅(qū)動(dòng)。簡(jiǎn)單來(lái)講，氫能源卡車就是通過(guò)氫氣和氧氣在燃料電池中產(chǎn)生電力來(lái)給電動(dòng)機(jī)供電，從而推動(dòng)卡車在路上行駛，有著比較高的能量轉(zhuǎn)換效率。
可以簡(jiǎn)單地將氫燃料電池可以理解為“化學(xué)能發(fā)電機(jī)”。氫燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置，它能夠?qū)淙剂贤ㄟ^(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能，類似于電化學(xué)發(fā)電裝置，因此被稱為燃料電池。
其發(fā)出來(lái)的電能經(jīng)控制器、逆變器等多組電器部件后，可直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，為車輛提供行駛的動(dòng)能。由于分解后的氫氣需要經(jīng)過(guò)質(zhì)子交換膜來(lái)不斷地產(chǎn)生電能，氫離子和電子到達(dá)陰極板之后并不會(huì)憑空消失，而是與氧原子重新結(jié)合為水，其化學(xué)式為H20，也就說(shuō)，幾乎是零排放，零污染。
雖然氫燃料電池是目前主流的氫能技術(shù)路線之一，但其制造成本高昂，需要整體更新驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。就拿氫燃料牽引車來(lái)說(shuō)，動(dòng)輒100-200萬(wàn)的價(jià)格對(duì)于普通用戶而言，基本上是可望而不可求。因此，現(xiàn)階段氫燃料重卡只適用于部分特定場(chǎng)景，短時(shí)間內(nèi)很難在商用車上實(shí)現(xiàn)全面普及。
其實(shí)氫能并非燃料電池的專屬，在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域早已開始將氫能作為燃料進(jìn)行研發(fā)及應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)的一汽解放、濰柴、玉柴等企業(yè)已經(jīng)上線了各自的氫內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品，在滿足幾乎零碳排放標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)更低的能耗，這種技術(shù)線路也是目前商用車向氫能化發(fā)展的主要方向之一。
氫內(nèi)燃機(jī)車型底盤布局與傳統(tǒng)燃油車更為接近，只不過(guò)是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與燃料噴射系統(tǒng)等部件進(jìn)行了重新改造和匹配，把燃油變?yōu)榱藲錃狻?/div>
由于氫內(nèi)燃機(jī)的主體結(jié)構(gòu)與柴油機(jī)相差不大，因此兩者之間的零部件通用性極高。就以康明斯近期推出的燃料不限定（fuel-agnostic）平臺(tái)為例，氫內(nèi)燃機(jī)與柴油機(jī)之間有高達(dá)80%的部件可以通用，更換發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋以及燃料噴射系統(tǒng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)電腦板等部件，即可由柴油轉(zhuǎn)氫氣。
因此，氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)線路不太會(huì)影響到企業(yè)的生產(chǎn)鏈條，可以有效降低制造成本。并且氫內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)與柴油機(jī)也比較接近，主流廠商都有足夠的技術(shù)積累的研發(fā)條件，能夠相對(duì)較快地進(jìn)行普及和推廣。而對(duì)于用戶和車隊(duì)來(lái)說(shuō)，用更加經(jīng)濟(jì)的價(jià)格就能買到氫燃料卡車，可以在相對(duì)較短地運(yùn)營(yíng)里程內(nèi)快速收回成本。
03氫內(nèi)燃機(jī)和氫發(fā)動(dòng)機(jī) 各自優(yōu)勢(shì)在哪？
很明顯，氫內(nèi)燃機(jī)采用的是傳統(tǒng)燃燒反應(yīng)，而氫燃料電池采用的則是電化學(xué)反應(yīng)，兩者有著本質(zhì)上的區(qū)別。氫內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于與市場(chǎng)上保有量較大的柴油車有著較高的零部件通用性，可以在原有的內(nèi)燃機(jī)工業(yè)體系上進(jìn)行開發(fā)，其技術(shù)難度和成本都要比氫燃料電池更有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還繼承了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可靠耐用的出色表現(xiàn)，有著良好的燃料適應(yīng)能力。
并且在后期維修保養(yǎng)方面，也有更加成熟的服務(wù)技術(shù)體系來(lái)保障用戶正常運(yùn)營(yíng)，同時(shí)還具備滿足更高排放法規(guī)的潛力，有利于相關(guān)政策環(huán)保要求。在新能源趨勢(shì)下，傳統(tǒng)車企、發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)想要實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)型，除了在純電動(dòng)方面大做文章之外，氫內(nèi)燃機(jī)無(wú)疑成為了當(dāng)下最佳選擇。
而氫燃料電池技術(shù)線路由于需要更新整套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并且在燃料電池堆中需要貴金屬催化劑，因此整車無(wú)論是技術(shù)門檻還是制造成本，都要比氫內(nèi)燃機(jī)更難、更貴。不過(guò)氫燃料電池的整體能量利用率比氫內(nèi)燃機(jī)更加高效，如果用戶是長(zhǎng)途干線運(yùn)輸場(chǎng)景的話，且具備足夠高的出勤率，那么長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本仍然會(huì)比氫內(nèi)燃機(jī)更低。
那么這兩種技術(shù)路線到底該怎么選？誰(shuí)才是未來(lái)主流趨勢(shì)呢？相關(guān)人員表示，氫內(nèi)燃機(jī)和氫燃料電池目前都有各自對(duì)應(yīng)的運(yùn)用場(chǎng)景和目標(biāo)市場(chǎng)，以康明斯為例，他們?cè)谶@兩個(gè)方向都做了大量的研發(fā)投入，認(rèn)為這兩條技術(shù)線路能夠形成互補(bǔ)。無(wú)論是制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫以及配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)再到最后用氫，實(shí)際兩者上所需要的支持都比較接近，因此康明斯兩手都在抓。
目前來(lái)看，無(wú)論是氫燃料電池還是氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)路線，想要實(shí)現(xiàn)全面普及和商業(yè)化推廣，現(xiàn)階段面臨最大的難題還是在制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫以及建設(shè)加氫站等配套基礎(chǔ)設(shè)施上，一個(gè)是安全問題，另一個(gè)則是高昂的建造費(fèi)用。只有建設(shè)好完善的基礎(chǔ)設(shè)施，才有可能降低氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)里的費(fèi)用成本，從而讓氫能商用車實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步跨越。
