燃油車禁售提上日程 鎢在未來或將大有作為

9月9日在天津泰達汽車產業論壇上,工信部副部長辛國斌透露了一個爆炸性的消息:中國已經開始研究制定禁售傳統燃油汽車時間表,且近期將發佈實施能源汽車雙積分政策。這是中國官方第一次針對燃油汽車禁售表態。雖然此前已經有英國、法國、德國等歐洲國家制訂了類似的時間表,但是中國的跟進速度如此之快或多或少讓人意外。

作為全球汽車銷量最大及增長速度最快的國家之一,這則消息意味著,任何汽車製造企業想要儘快搶佔中國市場,都不得不集中力量轉而去研發新能源汽車,很多商界人士早就看到了這一點,例如樂視賈躍亭債臺高築寧願割掉電視業務也要跨行業去造樂視汽車,格力董明珠女士即便股東反對也要投資甚至傾其全部身家去入股珠海銀隆,不少製造業人士認為,新能源汽車是中國汽車製造業追趕歐美日的彎道超車點。

氫燃料電池汽車圖片

從發展趨勢上看,未來二十、三十年最有可能佔據市場主流位置應該會是電能源汽車,當下新能源汽車的能源電池解決方案主要有燃料電池和鋰離子電池。電能源汽車比傳統的燃油汽車擁有更環保、更經濟、更易維護的優勢,未來燃油車徹底“消失”、新能源汽車“上位”是大勢所趨,鎢在這一場能源變革中或將大有作為。

眾所周知,目前電能源汽車使用的能源供應方案大多為鋰電池,鋰離子電池具有較長的使用壽命,較低的自放電率,較高的功率承受力和能量比而成為當下電能源汽車的主流,但以目前的科技水準來看,鋰離子電池的開發已經接近極限,而且鋰原電池均存在安全性差,有發生爆炸的危險及成本較高等問題,可以說未來的新能源車市場,鋰離子電池將不會唱主角。所以不管是業界領先的美國特斯拉還是後起之秀的中國比亞迪,都在不斷地研究新的動力能源電池方案。

實際上,從新能源汽車發展至今,歐美國家最早選擇和發展的是燃料電池,大多數業者都預料不到鋰離子電池會成為當下的主流,然而隨著鋰離子電池瓶頸的日益明顯,未來的能源電池發展方向或將回歸到燃料電池軌道。目前已知技術較為成熟的汽車燃料電池為氫燃料電池方案和甲醇燃料電池方案,就性能而言,燃料電池在能量密度和功率密度上相對於鋰電池更具有絕對優勢,就工況特性而言燃料電池比鋰電池更加適合用作汽車主動力源,就整個產業鏈的角度而言,氫能和其它燃料電池對相關工業整體水準的帶動和提升的要比鋰離子電池產業高一個檔次。

氫燃料電池汽車圖片

当然,早期燃料电池的成本问题也很明显,就是必须使用铂类金属做催化剂,铂类金属昂贵的价格不必多说,而且铂金属在催化过程中会产生毒化物,也就违背了清洁能源的初衷,所以,催化剂成为燃料电池商业化进程的最大阻碍,这才给了锂电池可乘之机。

因此,科学家们也不断地寻找可以替代铂的催化剂,随着研究的进展,近年来,科学家们发现碳化钨也具有最类似于铂的催化特性,这一发现堪称是燃料电池发展的福音,碳化钨不仅具有良好的电催化性能,还不会生成毒副产物,是真正的绿色环保催化剂。相对于铂来说,碳化钨唯一的缺点就是导电性不够强,但对于现代工业来说,高导电材料似乎也不太难找,石墨烯就是一种优秀的高导电材料。国内外学者经过研究一致认为,纳米碳化钨+石墨烯复合材料的催化性能已经不低于甚至超过了铂金属的催化性能,这一结果意味着,以钨基材料为主的燃料电池将大幅拉低燃料电池的成本,并影响到汽车的售卖价格,使未来的新能源汽车替代现有的燃油汽车将不再是空谈。

當然,早期燃料電池的成本問題也很明顯,就是必須使用鉑類金屬做催化劑,鉑類金屬昂貴的價格不必多說,而且鉑金屬在催化過程中會產生毒化物,也就違背了清潔能源的初衷,所以,催化劑成為燃料電池商業化進程的最大阻礙,這才給了鋰電池可乘之機。

因此,科學家們也不斷地尋找可以替代鉑的催化劑,隨著研究的進展,近年來,科學家們發現碳化鎢也具有最類似於鉑的催化特性,這一發現堪稱是燃料電池發展的福音,碳化鎢不僅具有良好的電催化性能,還不會生成毒副產物,是真正的綠色環保催化劑。相對於鉑來說,碳化鎢唯一的缺點就是導電性不夠強,但對於現代工業來說,高導電材料似乎也不太難找,石墨烯就是一種優秀的高導電材料。國內外學者經過研究一致認為,納米碳化鎢+石墨烯複合材料的催化性能已經不低於甚至超過了鉑金屬的催化性能,這一結果意味著,以鎢基材料為主的燃料電池將大幅拉低燃料電池的成本,並影響到汽車的售賣價格,使未來的新能源汽車替代現有的燃油汽車將不再是空談。

此外,超級電容器也是新能源汽車動力來源的另一個發展方向,超級電容器不僅可以用來滿足汽車在啟動、加速、爬坡時的高功率要求,而且隨著電容量的增加,它的優勢將全面超過鋰電,也極有可能取代鋰電池。使用超級電容器,汽車充電時間將不再需要等太久,也許在幾分鐘內就能完成一輛車的充電。在超級電容器中也會有鎢的身影,近期,美國的一個研究團隊在碳電極中複合了納米二硫化鎢,使整個溶膠-凝膠製造碳電極過程由幾周縮短至幾個小時,在提升性能的同時還大幅降低了超級電容器的成本,超級電容器的研究取得重大突破,其普及也將成為可能。只是,筆者對於充電式的新能源汽車方案並不太看好。

氫燃料電池汽車圖片

筆者主觀地認為在未來二、三十年,燃料電池會發展更好,充電式的新能源汽車將如同今天一樣,只能是配角,即便是它現在的勢頭超過了燃料電池。但以中國龐大的人口和的汽車擁有量來看,如果全部使用充電式能源,電網將承受著更大的壓力,當供不應求時,電的價格將不再便宜。雖然核電站可以解決電力供應問題,但也並不是哪個地區想建就能建的。一段時間內,中國的許多地區仍將以火電廠為主,電力的消耗無形中也加劇了大氣污染。所以,相對於充電式的鋰離子電池或超級電容器,未來能在禁售燃油車之時實現世代交接的將可能是生產成本得到控制的燃料電池,這才是真正清潔的汽車能源。

 

 

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