純電動(dòng)車增長勢(shì)頭喜人 退役動(dòng)力電池遇處理難題

上個(gè)月（5月），純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷分別完成7.7萬輛和8.2萬輛，比上年同期分別增長75.9%和112.8%；插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)銷分別完成1.9萬輛和2.0萬輛，比上年同期分別增長138.8%和196.8%。按照這樣的增長勢(shì)頭，今年新能源車產(chǎn)銷有望雙雙突破100萬輛。

雖然純電動(dòng)車的增長勢(shì)頭的確令人欣喜，但是仍有不少人提出質(zhì)疑：退役的電池怎么辦？截止目前也沒有拿出有效的解決方案。如果廢舊電池當(dāng)下得不到妥善處理，可以預(yù)想，一場(chǎng)新的環(huán)境災(zāi)難正在從量變到質(zhì)變。我們來看一組數(shù)據(jù)：預(yù)計(jì)到2020年，中國汽車動(dòng)力電池累計(jì)報(bào)廢量將會(huì)達(dá)到20萬噸的規(guī)模。廢舊動(dòng)力電池回收市場(chǎng)將從2018年開始爆發(fā)，到2020年就將有19 GWh的電動(dòng)汽車廢棄電池。新能源汽車固然是未來最重要的出行方式，但如果這個(gè)問題解決不好，或許就會(huì)成為埋在我們身邊的一顆巨型核彈。

動(dòng)力電池主要采用化學(xué)電池，比如眾多國產(chǎn)純電動(dòng)車常用的三元鋰電池和特斯拉使用的18650鋰電池。這類電池以化學(xué)物質(zhì)作為儲(chǔ)能介質(zhì)，隨著使用次數(shù)的增加，化學(xué)物質(zhì)將不斷衰減，直至無法滿足車輛對(duì)電池的需求，最后的結(jié)果就是被換掉。

動(dòng)力電池退役之后，必然要面臨怎么處理的問題！就目前來看，并沒有形成一個(gè)有效，環(huán)保的解決機(jī)制。首先，國內(nèi)乃至世界范圍內(nèi)都還沒有形成一套切實(shí)可行的鋰電池回收利用技術(shù)方案；其次，國內(nèi)至今仍沒有回收廢舊動(dòng)力電池的主體，工信部希望由車企來主導(dǎo)退役電池的回收，但是很多廠商并不具備回收動(dòng)力電池的能力。

如果無法合理地處理這些退役電池，那么其帶來的污染風(fēng)險(xiǎn)或?qū)⒋笥趥鹘y(tǒng)燃油汽車。正如外媒所言，只是把污染從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到了另一個(gè)地方。

氫燃料汽車關(guān)鍵技術(shù)難解決 業(yè)內(nèi)專家警惕“過熱”

燃料電池汽車是新能源汽車技術(shù)路線的一種，也被譽(yù)為新能源汽車的終極發(fā)展方向，氫燃料電池技術(shù)在國內(nèi)正在變得炙手可熱。自從5月份李克強(qiáng)總理參觀日本豐田汽車公司，豐田社長豐田章男親自講解氫燃料電池汽車、自動(dòng)駕駛等先進(jìn)技術(shù)以后，氫燃料電池汽車在國內(nèi)也隨之升溫。盡管國家層面和企業(yè)層面都對(duì)氫燃料汽車抱有很大希望，但一些專家似乎對(duì)此并不感到樂觀。

“關(guān)鍵技術(shù)還沒解決，應(yīng)該回到實(shí)驗(yàn)室里繼續(xù)研究，在膜和催化劑這兩大關(guān)鍵問題沒解決前，呼吁發(fā)展氫燃料汽車是不合理的。”在日前北汽新能源舉辦的首屆“三里屯沙龍”上，清華大學(xué)汽車研究所所長、博士生導(dǎo)師陳全世教授直言不諱地表示。

在陳教授看來，原因無它，主要是關(guān)鍵技術(shù)沒解決，不具備產(chǎn)業(yè)化的條件?！暗谝?，目前全世界能夠商業(yè)化供應(yīng)氫燃料電池質(zhì)子交換膜材料的只有美國杜邦公司一家，日本的一家公司也能做，但是不對(duì)外銷售。第二，在目前技術(shù)條件下氫燃料電池的催化劑是鉑金。鉑金全世界產(chǎn)量很低且價(jià)格貴（大概是黃金的2倍），目前鉑金的全球產(chǎn)量是每年大概兩百多噸，60%以上是做首飾，20%左右是做工業(yè)催化劑。如果要普及燃料電池汽車鉑金的價(jià)格肯定會(huì)翻番上漲；而且鉑這個(gè)催化劑很嬌嫩，要求氫氣純度達(dá)到99.99%以上。另外，相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)體系也并不明確，國內(nèi)氫燃料電池有些技術(shù)指標(biāo)現(xiàn)在都不知道怎么去測(cè)。”陳全世說。

在陳全世看來，目前國內(nèi)的氫燃料電池同樣有些熱的過頭了，都熱衷于造車，而不是做基礎(chǔ)研究攻克關(guān)鍵技術(shù)?！艾F(xiàn)在國內(nèi)燃料電池研究挺熱，但據(jù)我所知，不少車企的燃料電池都是從加拿大買的，想從日本買但是買不到，加拿大目前也只有兩家公司能做燃料電池。加拿大是全球公認(rèn)燃料電池技術(shù)領(lǐng)先的國家之一，他們也沒有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。兩大關(guān)鍵技術(shù)都沒解決，怎么做產(chǎn)業(yè)化？政府和車企應(yīng)該聯(lián)合大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)，把膜、催化劑、極板等基礎(chǔ)問題解決了，而不是做多少輛車。”

除此之外，陳全世認(rèn)為加氫站的安全也是很重要的問題。豐田公司用的氫燃料電池汽車?yán)锸褂昧?0個(gè)兆帕壓力的儲(chǔ)氫罐，氫站加氫裝置的工作壓力是比這一數(shù)據(jù)高1.3倍左右，大概1000個(gè)大氣壓，這么大的壓力，加氫站萬一發(fā)生爆炸等事故怎么辦？安全問題需要慎重考慮。對(duì)于加氫基礎(chǔ)設(shè)施問題，中國工程院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員衣寶廉也認(rèn)為氫燃料電池汽車技術(shù)如要進(jìn)行大規(guī)模市場(chǎng)推廣，要滿足的條件也包括“有充足的廉價(jià)氫燃料供給，加氫站能滿足加氫的需求，消除或盡量減少加氫焦慮”。

陳全世并不認(rèn)為氫燃料電池技術(shù)是最終的技術(shù)解決方案，而是終極方案之一。事實(shí)上，燃料電池的發(fā)展離不開動(dòng)力電池技術(shù)。國際上已經(jīng)把燃料電池與蓄電池技術(shù)結(jié)合起來的技術(shù)方案，叫燃料電池增程式。即便是開發(fā)燃料電池技術(shù)最為積極的車企豐田，去年也明確其新能源規(guī)劃，未來10-15年之后，混合動(dòng)力已經(jīng)成標(biāo)配時(shí)，再大力發(fā)展純電動(dòng)和氫燃料電池技術(shù)。

陳全世提醒那些看到國家總理考察豐田氫燃料電池技術(shù)以后就開始摩拳擦掌的國內(nèi)企業(yè)。

水氫技術(shù)輕松助力新能源汽車

針對(duì)陳全世教授認(rèn)為氫燃料電池的膜和催化劑這兩大關(guān)鍵問題沒解決，應(yīng)該回到實(shí)驗(yàn)室里繼續(xù)研究的問題，筆者認(rèn)為，氫能與燃料電池的發(fā)展還沒有這么悲觀，雖然國內(nèi)在燃料電池基礎(chǔ)材料這塊，研發(fā)則相對(duì)落后，畢竟國內(nèi)的研發(fā)起步比較晚，但是通過多年的發(fā)展，國內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了趕超。另外國內(nèi)對(duì)于燃料電池的發(fā)展路線并不是跟風(fēng)歐美日等國家走“罐氫”路線，已經(jīng)有企業(yè)在十年前就提倡用小型化可移動(dòng)的氫能轉(zhuǎn)換裝置替代傳統(tǒng)大化工廠制氫，并且取得了突破性的成果。

目前燃料電池膜和催化劑，已經(jīng)都達(dá)到了可以商業(yè)化的地步，只是目前能開發(fā)這樣材料的企業(yè)比較少?，F(xiàn)在已經(jīng)商業(yè)化的質(zhì)子交換膜和催化劑，使用壽命都達(dá)到5000-10000小時(shí)以上，用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域基本都是沒有問題的。據(jù)了解，催化劑鉑的采用有了新的突破，使成本顯著下降。鉑雖為貴金屬，但在車輛上的實(shí)際用量并不大，每千瓦僅為0.2克，而且鉑可以從工業(yè)副產(chǎn)品中收集，對(duì)能源的二次利用有很大好處。國外用量已從1克/千瓦降到0.2克/千瓦，接近0.125克/千瓦的產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)。

燃料電池技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化需要整合多項(xiàng)技術(shù)，動(dòng)力電池技術(shù)只能算是其中的一種。廣東合即得能源科技有限公司早在幾年前就實(shí)現(xiàn)了“燃料電池增程式”的汽車動(dòng)力解決方案，并且做到純綠色電力的電電混合，無需電網(wǎng)給鋰電池補(bǔ)電。

而該解決方案就是在電動(dòng)車上裝上了自主研發(fā)的“水氫動(dòng)力模塊”，水氫動(dòng)力模塊是“水氫機(jī)”在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，是針對(duì)電動(dòng)車、燃料電池汽車面臨的充電、加氫難題設(shè)計(jì)的一款新型燃料電池發(fā)電裝置，高度集成水氫動(dòng)氫模塊、水氫燃料電池模塊及水氫智能控制模塊，形成一套高效環(huán)保的車用供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用水循環(huán)原理實(shí)現(xiàn)甲醇水原料的自動(dòng)配液功能，通過催化重整技術(shù)將其轉(zhuǎn)化成氫氣，再利用水氫燃料電池模塊發(fā)電，整個(gè)過程為電化學(xué)反應(yīng)，無污染，轉(zhuǎn)化效率高，是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的2倍以上。

水氫機(jī)是采用催化重整及純化多項(xiàng)技術(shù)從醇水中獲得高純氫，通過質(zhì)子膜系統(tǒng)產(chǎn)生電、熱等多種能源的系統(tǒng)裝置。它高度集成了制氫系統(tǒng)、高純氫生成系統(tǒng)、氫燃料電池系統(tǒng)、超級(jí)電容、控制系統(tǒng)等，其中制氫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)氫，高純氫生成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高純氫，氫燃料電池系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高壽命、高穩(wěn)定性、高效率、高安全的供電，超級(jí)電容實(shí)現(xiàn)了高倍充放儲(chǔ)電能力，保證了發(fā)電與用電的適應(yīng)性并成倍增加大功率用電可行性?？傊?，水氫機(jī)包含氫燃料電池上游的氫氣制備、氫燃料電池、其下游的電量管理及關(guān)聯(lián)輔助系統(tǒng)，而氫燃料電池在有氫燃料的前提下還需要進(jìn)行系統(tǒng)集成才可發(fā)電。基于“動(dòng)氫”理念，水氫機(jī)解決了氫燃料電池的氫源問題（安全問題和成本問題），實(shí)現(xiàn)氫氣的可移動(dòng)、高純度及設(shè)備微型化等便利特性。

目前水氫機(jī)制備氫氣的純度高達(dá)6個(gè)9，高純氫可以提高燃料電池的系統(tǒng)壽命和效率。它采用了尾氣循環(huán)利用技術(shù)，唯一排放的二氧化碳又可以回收，因此它是零排放的。此外，水氫機(jī)制氫過程中不需要氧氣，因?yàn)樗畾錂C(jī)的原料甲醇中含有氧氣，直接利用氧化和催化就可以實(shí)現(xiàn)無空氣移動(dòng)制備高純氫。氫氣高純化、尾氣循環(huán)利用等關(guān)鍵技術(shù)使水氫機(jī)具有“動(dòng)氫”、“高純動(dòng)氫”、“無排放高純動(dòng)氫”等優(yōu)勢(shì)。水氫機(jī)在制氫上的優(yōu)勢(shì)與當(dāng)前最高效的氫燃料電池進(jìn)行高度集成，可以實(shí)現(xiàn)氫燃料電池的最長壽命化、最高效化、最清潔化。

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