政策助力 车企布局 液氢重卡有望加速商业化落地

      作为液氢终端应用的重要领域之一，液氢重卡正逐步进入大众视野。
　　在“双碳”目标的指引下，商用车向新能源化转型已势不可挡。液氢由于具备储氢密度大、能量密度高等特点，被视为公路货运脱碳的重要替代燃料。
　　2020年以来，国内液氢产业的发展节奏不断加快，液氢国家标准制定、车企布局研发也取得了较快进展。目前，北汽福田、一汽解放、陕汽重卡、中国重汽等商用车头部企业均在推进液氢重卡的研发应用。
　　优势突出　液氢重卡前景可期
　　众多车企布局液氢重卡，主要源于液氢在干线运输领域应用具备突出优势。
　　天津大学教授姚春德在接受记者采访时表示，由于气态储氢密度较低，70MPa的压缩氢气仅能提供1200kWh/m³的低热值能量，所以在干线物流上使用氢燃料电池卡车性价比较低。而液氢则具有密度高、体积小的特点，液氢罐体所需空间小（且携带氢气多），不仅可以侧向放置，增加空间利用率，而且重量也更轻，使车辆拥有更大的装载空间和更长的续驶能力。
　　“一般而言，大功率、长续驶里程的重卡往往需要50～80kg的储氢量，即便是使用70MPa高压氢瓶，也需要配装5～8个大容积罐体。如果采用液氢燃料，只需一个0.8～1.3m³的燃料罐，便能满足用户的使用需求。”姚春德介绍说，液氢重卡不仅可以实现零排放，在续驶里程、动力表现等方面也可媲美传统燃油卡车。
　　“液氢技术路线不仅可以大幅降低储氢重量，在成本控制上也有巨大优势。”福田汽车副总裁秦志东告诉记者，根据规模化成本计算，气态储氢每千克成本为2000多元，液氢则可以控制在1000元以内。未来，随着技术进步和规模化应用，液氢每千克储氢成本有望降至500元。
　　此外，液氢的高品质也是气氢所不具备的。除氦气之外，所有的杂质气体遇到液氢都会凝固分离，因此液氢汽化后可直接获得超纯氢，这对保证燃料电池系统的长寿命、高性能具有重要意义。
　　从加氢站角度来看，为配备35MPa储氢瓶的车辆加注气氢，综合能耗在3～4kWh/kg，为配备70MPa储氢瓶的车辆加注的综合能耗在6～8kWh/kg。而为配备35MPa和70MPa储氢瓶的车辆加注液氢，采用的是液氢泵增压、汽化器复温的方式，综合能耗不超过2kWh/kg，节能优势十分明显。
　　“综上来看，终端车载液氢系统更适合长距离运输场景，其优势体现在储运的经济性，以及终端高密度储氢和高品质利用上。”姚春德表示，“未来，随着液氢重卡技术的不断成熟，该车型有望成为干线运输领域的主力军。”

      从制到用　诸多难题亟待破解
　　虽然市场前景可期，但就现阶段而言，液氢重卡仍处于起步阶段，想要实现商业化落地还存在诸多难点亟待解决。
　　“首先是制取方面，液氢是通过预冷和节流膨胀等工艺，将氢气冷却至-253℃后液化而成。由于氢气是密度最小的气体，不容易被压缩，这就需要绝对的低温条件来制取。另外，液氢耗能巨大，液化1kg氢需要耗电10～20kWh，如果用电制氢，液氢重卡的性价比将大打折扣。”姚春德分析称，由于液氢制取难度较高，经济性也有待提升，因此当下只能在少数地区和领域推广，想要在卡车领域大范围应用仍有较大难度。
　　此外，值得注意的是，国内液氢储运产业链也尚未实现规模化建设。对于储氢装置的技术研究，重塑科技应用工程部执行总监孙北指出，液氢储存必须使用超低温的特殊容器，储存的装料和绝热不完善均易导致氢气蒸发损失。现在国内主流的储氢瓶仍以金属内胆（即Ⅲ型瓶）为主，虽然Ⅳ型储氢瓶因其质量轻、耐久性强等特点成为全世界的攻关重点，但由于国内法规、标准等因素的掣肘，Ⅳ型瓶研制尚处于初级阶段。与此同时，我国在氢液化装置、液氢球罐、液氢储运容器、液氢加氢站成套装备，以及氢膨胀机、液氢泵、液氢阀门等关键零部件方面，均需要进一步攻关。
　　在姚春德看来，电堆也是制约液氢重卡发展的一大痛点。“液氢重卡对于燃料电池电堆能量密度要求较高，但目前该领域的技术储备仍有欠缺，需进一步加强创新研发。今后，如果储氢合金和低温液态储氢技术能够突破，燃料电池体积能量密度将分别增加1.5倍和2倍，优势会更为明显。另外，液氢重卡作为新兴产品，目前供氢系统尚未建成，未来仍需较长时间完善产业链。”他说。
　　“虽然多家企业都在积极推进液氢重卡，但结合目前的实际情况，以及国家基于安全原因对液氢管制较为严格，液氢重卡要实现规模化运行，还有很长的路要走。”孙北说道。
　　加强基础设施建设是关键
　　想要大力推广液氢重卡，除加快车辆、相关部件以及关键设备的技术升级，配套基础设施能否同步跟进也是关键所在。
　　据统计，目前全球仅有120座液氢加氢站，主要分布在美国、欧洲和日本。由于我国液氢产业仍处于科研和小批量试验阶段，因此液氢加氢站并未实现批量建设，目前仅在浙江平湖市建成一座配套加氢站。预计未来3～5年，国内液氢加氢站将在部分地区进行试点示范，但短期内不会实现规模化建设。
　　“基础设施不完善已成为液氢重卡商业化推广的主要痛点。”孙北表示，作为氢能产业的重要基础设施，液氢加氢站的数量直接影响着液氢重卡的商业化进程。要想解决补能设施不完善的问题，需要整个产业链共同推进，合力开展液氢加氢站建设。
　　“液氢加氢站的技术突破和快速布局是液氢重卡推广应用的前置条件。只有基础设施建设更加完备，才能有效推动液氢重卡普及应用。”某重卡品牌负责人表示，一旦配套基础设施和液氢储运体系建设完备，未来液氢重卡的市场规模或将超过换电重卡。
　　“液氢作为新的技术路线，无论是车辆开发，还是配套设施建设，难度都要大很多，需要更多时间探索和攻坚。在这一过程中，车企与产业链各方需持续推进技术攻坚，除完善补能设施外，整零企业之间还应加强联动，共同解决技术难题、质量控制难题及生产一致性难题。与此同时，想要液氢重卡实现示范运营乃至商业化运营，还须得到政府方面的支持，推进液氢储运、整车检测等相关标准的制定。