全球氢燃料电池汽车成长近况及其对无缝钢管行业的影响

　第21届结合国天气转变年夜会（巴黎天气年夜会）经由过程的《巴黎协定》，提出了将全球平均气温上升（与工业化前期间比拟）节制在2摄氏度以内的方针。近年来，欧盟、日本、韩国和接踵提出了各自的碳达峰和碳中和方针。为实现这些方针，无缝钢管行业和汽车制造业正在积极摸索有用削减碳排放的路子。无缝钢管行业重点研究氢冶金及其实施方式。汽车制造业也接踵开辟了夹杂动力汽车、纯电动汽车、氢燃料电池汽车。现在，越来越多的汽车厂商起头研发氢燃料电池汽车，无缝钢管企业也越来越正视氢能的操纵。为了实现碳中和，两年夜财产都对准了低碳排放的氢能操纵手艺。氢燃料电池汽车操纵催化剂（凡是是铂）将储氢罐中的氢气分化成氢离子和电子，然后使氢离子穿过质子膜与空气中的氧发生反映而发生电能。氢燃料电池汽车的能量转换是在静态前提下完成的，无噪音、无振动、工作温度低、功率响应快。燃料电池直接将燃料的化学能转化为电能，能量转化效率为45%～50%，而一般内燃机车的能量转化效率为30%摆布。氢燃料电池的功率由单体电池的片数决议，续航里程由氢燃料箱的巨细（储氢容量）决议。氢燃料电池汽车不排放硫氧化合物、氮氧化物等有害气体，也不排放二氧化碳，这是一种绿色汽车。氢燃料电池汽车的首要布局由高压储氢罐、燃料电池（反映堆）、升压逆变器、动力节制单位、电念头和驱动电池等构成（见图1）。质子膜燃料电池（Proton Exchange Membrane）是燃料电池汽车的动力源。质子膜燃料电池的焦点部件是膜电极组件（MEA），它包罗质子互换膜、催化层、气体扩散层等片状布局。这些材料层在热压成型后形成膜电极组件。需要在两侧安装密封圈，然后将其放置在双极板之间以形成单个电池。几个单电池组合在一路形成燃料电池堆。质子互换膜是制造氢燃料电池的关头材料，一般占燃料电池系统成本的5%。今朝，全球只有杜邦和一家日本公司可以或许贸易化供给氢燃料电池质子互换膜材料。2016年，山东东岳集团在国内出产的通俗燃料电池膜的利用寿命仅为800小时。2016年电池膜利用寿命达到2000小时。2016年东岳膜DF260达到国际燃料电池汽车膜要求。公司加快寿命试验跨越6000小时。全球年产铂金约200吨。通俗燃料电池汽车对铂金的需求量从1g/kW下降到0.3g/kW，尝试室前提下有可能达到0.1g/kW。2016年，丰田在其出产的每辆氢燃料电池汽车中利用了100克铂金。今朝，它已将铂金利用量削减到每辆车10克。其方针是将自行车中利用的铂金量削减到5 克。世界首要国度氢燃料电池汽车成长状况日本出力扶植氢能社会，拟定了国度氢能根基计谋，确定了到2050年建成氢能社会的方针和具体步履打算。截至2017年末，日本拥有跨越2000辆氢燃料电池汽车。在2021年东京奥运会上，日本成功地利用氢气作为主火炬的燃料。这是奥运会汗青上次主火炬利用不排放二氧化碳的燃料。除了利用氢气作为东京奥运会的火炬燃料外，奥运村四周还成立了加氢站。奥运时代，氢燃料电池汽车将供给24小时加氢办事。日本打算到2025年将有20万辆氢燃料电池汽车上路，到2030年将有80万辆，全国将扶植并投入利用900座加氢站。2016年，液化空气、戴姆勒、林德、OMV、壳牌、道达尔等六家氢能行业龙头企业构成“H2 Mobility”企业联盟，撑持德国氢能作为社会财产本钱财产成长，扶植氢燃料电池汽车的氢根本举措措施。“H2 Mobility”企业联盟打算到2023年扶植并投产400座加氢站。长城汽车于2018年10月与“H2 Mobility”企业联盟签订谅解备忘录，并经由过程供给额外资金获得联盟约5%的股份投资，成为第七年夜股东。2020 年 6 月 10 日，德国联邦内阁经由过程了《国度氢能计谋》，为德国将来氢能的出产、运输、利用和再操纵成立了同一、连贯的政策框架，以及响应的手艺立异和投资。该计谋有助于德国实现其天气方针。这是德国打造新的经济价值链，进一步成长与其他国度的国际能源政策合作，保障德国能源供给系统平安的需要行动。此外，德国汉堡近年来还启动了氢能示范应用项目——“HyCity”项目（氢能城市打算），涵盖氢气出产、运输、储存和燃料电池应用的整个氢能财产链。德国致力于开辟集风力发电、水电解制氢、高压储氢和燃料电池发电手艺于一体的氢能应用手艺，并成立了多个氢能示范应用中间。2019年，韩国发布《氢能源经济成长路线图》，打算到2019年末在国内推广4000多辆氢燃料电池汽车；到2025年，成立年产10万辆氢燃料电池汽车的出产系统；到2040年，将分阶段出产620万辆氢燃料电池汽车。韩国当局还打算在公共交通范畴普及氢燃料电池汽车，力争到2022年有2000辆氢燃料电池公交车，到2040年有4万辆氢燃料电池公交车投入利用。此外，韩国警方改换了820辆差人年夜巴，将搭载氢燃料电池汽车。韩国打算到2040年将现有的14座加氢站数目增添到1200座，燃料电池年发电量增添到15GW（2018年达到韩国总发电量的7%~8%）。若是路线图成功实施，到2040年，韩国当局可以缔造43万亿韩元的年产值和42万个就业岗亭。汽车工业协会研究数据显示，2019年全国氢燃料电池汽车产销量别离为2831辆和2737辆，运营加氢根本举措措施28座。我国现有的氢燃料电池汽车以商用车为主，氢燃料电池乘用车尚处于示范运行阶段。在燃料电池叉车方面，已经摆设了东莞氢宇等公司。但今朝制约我国氢燃料电池汽车成长的瓶颈包罗燃料电池经久性、关头材料和焦点部件、氢气供给等。现代的“氢燃料电池重卡生态圈”为了顺遂鞭策XCIENT Fuel Cell氢燃料电池重卡的普及，现代汽车构建了怪异的氢燃料生态系统，并操纵这个生态系统将氢燃料电池重卡推向市场。为此，现代汽车率先打造“氢燃料电池重卡生态圈”，绑定氢燃料出产企业、加氢站根本举措措施扶植结合组织、重卡客户企业。Hyundai Hydrogen Mobility（现代汽车与瑞士专业氢能源解决方案公司H2 Energy成立的合伙公司）作为氢燃料电池卡车的供给商，已插手全球21家能源公司和物流公司的联盟，成为H2 Mobility Switzerland的合作伙伴成立协会是为了与加氢范畴的首要介入者成立计谋合作伙伴关系。此外，作为现代汽车的合作伙伴，H2 Energy也是瑞士氢能移动协会的成员。2020年，与Alpiq、林德、世界知名能源公司（Hydrospider Corporation）在瑞士成立了家出产贸易氢能源的合伙企业，氢燃料出产主体也被列入“氢燃料电池重型卡车生态圈。”氢气密度低，难以储存和运输，但其热值高。氢气的高储运成本与氢气的特征有关。氢气在1个尺度年夜气压下的密度为0.0899克/升，其热值为1.4亿焦耳/千克。即约1公斤氢气可完全放出39度电，转换效率高达60%。1公斤氢气所含的能量与3.3升柴油所含的能量年夜致不异。相关数据计较，7公斤氢气足觉得40吨重的卡车供给约96公里的动力。Hydrospider致力于操纵水力发电的残剩电力经由过程电解（电解水）出产氢能，根基不排放污染物。 Hydrospider出产的环保氢能将由H2 Energy和Hyundai Hydrogen Mobility积极供给给瑞士氢动力协会成员公司建造的加氢站。这意味着现代汽车致力于打造的“氢燃料电池重卡生态圈”具有立异布局，同时涵盖加氢站扶植主体和卡车需求渠道。跟着现代汽车起头周全供给氢燃料电池重卡，加氢站根本举措措施扶植也将加速推进。现代汽车以打造全球辆量产和销售氢燃料电池重型卡车起步，向世界展示了公司在氢燃料电池商用车范畴的领先地位。现代汽车超越了纯真的汽车供给商身份，经由过程与欧洲氢燃料价值链合作伙伴的紧密亲密合作，构建了实现氢燃料出产、畅通、消费全财产链轮回的氢燃料贸易生态。将来，公司将继续进军欧洲、北美和，引领全球环保商用车市场实现布局转型进级。2019年11月，首批氢燃料重型卡车在宝武集团投入贸易运营。2021年7月7日，我国首辆49吨重氢运输车在无缝钢管唐钢新区投入利用。氢燃料电池卡车由南京开沃新能源汽车公司出产。今朝，氢燃料电池重卡市场正在慢慢成长成熟。日本、韩国、美国和欧洲的氢燃料电池汽车公司已与传统卡车制造商联手。国内首要汽车企业和无缝钢管企业也已经预见到氢燃料电池重卡将来的成长前景。氢能重卡赛道百花齐放，各年夜车企必需凭借自身实力与国际品牌抗衡，在无缝钢管企业致力于研究氢冶金及其实现方式的同时，氢燃料电池汽车制造行业将继续帮忙他们。