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            研究機構:中國氫技術正在超越日德,但挑戰仍然很大

            極客網·極客觀察7月17日 日本研究機構Astamuse最近列出一份榜單,對全球各國氫技術專利的競爭力進行排名。毫不意外,日本排在第一位,因為它擁有出色的燃料電池專利。中國進步神速排在第二,未來有可能會超越日本成為第一名。

            日本企業將日本排在第一位可以理解,日本本身在氫技術領域也的確投入很大。報告稱,日本企業和學術機構在2011年至2020年間提交氫相關技術專利申請34624項,在各國中最多,但數量相比2001年至2010年減少了30%,而同期中國申請量卻大幅增長。

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            中國氫技術專利位居全球第二

            中國已經超越美國、韓國和德國排第二位,申請專利21235項。與2001至2010相比,中國專利申請數量增加近10倍,當年中國只排第五位。

            中國大致是從2011年開始發力氫技術的。氫技術大體可以分為五大類,中國在其中四類已經超越日本,分別是制造、存儲、安全控制和運輸。雖然日本的尖端技術仍然領先,但中國申請的專利覆蓋各個方面。

            Astamuse在報告中說:“大約2015年之后中國的專利申請數量便迅速增加,最終它極可能會在氫技術各方面全面超越日本?!盇stamuse認為,在全球氫技術最強的20家企業和機構中,日本占了8家,包括豐田、本田、日產、NGK Insulators、松下等,在相關元件和材料領域擁有大量專利的京瓷也在其中。

            資料顯示,按照規劃,到2025年中國將會擁有5萬輛氫汽車,每年生產10-20萬噸可再生氫能源。到2035年中國將會建成覆蓋多個行業的氫生態系統。

            中國是全球最大的鋼鐵生產基地,煉鐵需要將氧從鐵礦石中剔除,變成純鐵,這一過程會用到煤炭或者天然氣,排放出大量二氧化碳。如果用氫取代就會綠色很多,有了大量氫能源,中國可以減少鐵礦石和焦煤進口,降低對澳大利亞的依賴。

            極客網了解到,世界專利組織(WIPO)也在報告中指出,全球與氫燃料電池有關的專利申請量近幾年增加很快,中國、日本、德國走在最前沿。

            根據WIPO的數據,2016年至2020年,中國申請的氫燃料電池技術專利數量為7261項,占全球總量的69%。日本為1186項,占11.3%,德國為646項,占6.2%,韓國為583項,占比5.6%,美國為403項,占3.8%。

            中國氫產業發展仍然面臨挑戰

            由此可見,近幾年中國的氫技術進步的確很快,但中國氫產業發展仍然面臨不少挑戰,有一些基本事實我們需要了解。

            一方面,中國現在是全球最大的氫生產商,不過大多是灰色氫,也就是煤氣化制氫和化學副產品氫。目前政府希望用可再生能源或其它清潔能源制氫。到2025年,中國希望每年用可再生能源制氫10-20萬噸。

            用太陽能風能制氫(P2G)是未來要走的道路。截止2022年2月,中國有120個可再生能源制氫項目正在推進,當中大多是小型試點項目,但也有一些大型商業化項目。

            另一方面,中國氫市場仍處在發展早期,面臨諸多挑戰??稍偕茉粗茪涑杀竞芨?,無法與灰色氫、藍色氫(來自煤的合成或石化過程)比拼。投資者投資面臨很大風險,因為氫的需求不確定,分銷網絡和基礎設施也不完善。中國目前在氫存儲和氫運輸技術方面還要追趕。

            談到氫存儲,目前有幾種方式可以選擇。一是特殊氫罐和存儲容器,它需要用很高的壓力存儲氫,近期這種方法比較可行。存儲氣體、用氫氣拖車運輸是中國目前比較流行的方式,雖然氫氣拖車技術已經很成熟,但這種技術遠不能說理想。歐洲、北美、日本、韓國用的是第四代鋼容器,加壓70兆帕,中國現在用的還是第三代容器,壓力只有35兆帕。

            在液態氫存儲方面中國的經驗和技術還不夠先進。中國不是沒有液氫存儲技術,只是目前主要用在航空和國防領域。鹽穴儲存可以大規模存儲氫,美歐考慮將它用作戰略儲備,中國現在還沒有。不過中國已經投巨資開發鹽穴天然氣存儲項目。

            運輸氫有兩種選擇,一種是高壓氣態形式,一種是液態形式。氫運輸網有管道或者非管道兩種方式。中國的氫管道很少,目前只有兩條管線,總長度不到500公里。全球氫管道約有4500公里,美國占了56%,歐洲也占了很大一部分。中國考慮妥善利用現有天然氣管道,將氫與天然氣混合在一起運輸,目前這樣的項目已經有了一個。

            不過,現在中國有250個加氫站,占全球40%,排在世界第一位。分析認為,在未來5年到10年,中國極可能會向氫存儲、氫運輸投入海量資金,以尋求突破。

            按照美國能源部的預測,2015年制氫成本為每千克6美元,到了2015年將會降到2美元。中國每年制氫2000萬噸,約占全球三分之一。中國市場龐大,有足夠的能力建一個氫生態系統。

            汽車市場恐怕還不是氫的用武之地

            不過,氫真的能在汽車市場找到用武之地嗎?恐怕未必。弗勞恩霍夫系統與創新研究所(Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research)教授Patrick Pl?tz說:“氫在工業、運輸、合成航空燃料市場有用武之地,但是說到道路運輸,我覺得還要等等,等氫技術變得更成熟一些。目前不論是乘客還是貨物運輸,重點是電池電動汽車?!?/p>

            2021年年初時,全球約有25000輛燃料電池汽車,共有540個加氫站,只有兩款氫汽車可以購買。到了2022年年初,全球有1500萬輛電池電動汽車和插電式混動汽車,有車型350多款。換言之,電動汽車生態系統已經漸漸完善,留給氫汽車的窗口已經關閉。

            Patrick Pl?tz說:“當初電動汽車續航里程不到150公里,充電要幾個小時,燃料電池汽車就有很大的市場,因為它可以跑長途。高壓氫的能量密度相比電動汽車電池的能量密度更高,加氫只要幾分鐘,這些優勢對氫汽車跑長途有利。但現在電池電動汽車在真實世界的續航里程已經達到400公里,一些新汽車使用800V電池,充電15分鐘可以跑200公里?!?/p>

            正因如此,現在向氫汽車投資會有很大的“沉沒成本”。已經投了無數錢,如果現在不放棄繼續投下去,當電動汽車電池形成規模效應,成本繼續降低,性能繼續提升,充電基礎設施繼續完善,燃料電池汽車將更加失去競爭力。

            但是,如果是長途貨車,每年要跑10萬公里,它們也許需要氫。

            還是那句話,中國市場足夠大,完全可以多條腿走路,你認為呢?(小刀)


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