全球首款搭載甲醇高溫重整制氫燃料電池系統(tǒng)的電動(dòng)跑車——Gumpert Nathalie，是愛馳德國(guó)子公司愛馳恭博的產(chǎn)品
“完整地叫：甲醇重整制氫高溫燃料電池電堆作為增程器的動(dòng)力總成解決方案。”
11月8日，愛馳汽車聯(lián)合創(chuàng)始人兼總裁付強(qiáng)，在愛馳嘉定技術(shù)中心面對(duì)幾十家媒體，如此描述愛馳汽車在純電動(dòng)之外的另一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)解決方案。
這種方案，等于是甲醇重整制氫+氫燃料電堆+純電動(dòng)汽車。看起來有點(diǎn)反常識(shí)，一般而言，能量轉(zhuǎn)化過程越多，損耗越大，效率越低；同時(shí)，系統(tǒng)越復(fù)雜，出錯(cuò)概率越高，穩(wěn)定性越差。但這一方案中，能量在車上要轉(zhuǎn)換4次（甲醇化學(xué)能-氫化學(xué)能-電能-動(dòng)能），同時(shí)車內(nèi)有3個(gè)能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（制氫、發(fā)電、電驅(qū)）。
挑戰(zhàn)巨大不言而喻。愛馳為什么選這個(gè)技術(shù)路線？方案具體是怎樣的？可行性如何？來聽聽付強(qiáng)和愛馳汽車副總裁吳畏的解答。
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為什么是甲醇
愛馳為業(yè)界所熟知的是純電動(dòng)汽車創(chuàng)業(yè)公司，首款車U5已經(jīng)亮相，將在近期上市。為什么愛馳在純電動(dòng)之外，還需要一個(gè)新的動(dòng)力系統(tǒng)解決方案？
“電動(dòng)化在應(yīng)用層面，還是有一些痛點(diǎn)，比如說里程焦慮癥、充電便利性（難題）仍然存在。”付強(qiáng)說，在局部市場(chǎng)，在公路干線交通中，純電動(dòng)汽車應(yīng)用可能沒有問題，但是支線交通還有問題。“如果電動(dòng)化的趨勢(shì)不變的話，我們需要一個(gè)解決方案。”這一方案，在電驅(qū)動(dòng)的前提下，要實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)續(xù)航里程和更方便的能源補(bǔ)給。
愛馳U5測(cè)試車
付強(qiáng)強(qiáng)調(diào)，做甲醇重整制氫燃料電池汽車不是心血來潮，而是有長(zhǎng)期考慮。他說，2017年年初，愛馳在為純電動(dòng)平臺(tái)和U5做規(guī)劃時(shí)，考慮到未來的市場(chǎng)，純電動(dòng)不能單一地解決需求，所以也考慮了別的技術(shù)路線，也包括混動(dòng)和增程。“有一點(diǎn)很明晰，我們不再去觸碰任何石化燃料，就是目前的汽柴油和內(nèi)燃機(jī)解決方案。”
最后，各種選項(xiàng)逐漸排除，可選項(xiàng)不斷收窄，“到我們覺得應(yīng)用氫還是比較重要的”。
為什么不是直接做氫燃料電池車？
“在全國(guó)范圍內(nèi)形成一個(gè)以供氫的網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到現(xiàn)在石化燃料的水平，我認(rèn)為沒有二三十年根本做不到的。如果我們認(rèn)為氫是未來的話，那怎么能夠解決氫能源的問題，這是我們當(dāng)時(shí)思考的路徑。”付強(qiáng)說。
付強(qiáng)還指出一點(diǎn)，氫的來源分在線制氫或者集中制氫，取決于不同落地的應(yīng)用場(chǎng)景的情況。比如說像大型車，可能更適合于集中制氫；像小型車，有一些地方氫基礎(chǔ)設(shè)施容易形成，有財(cái)力，但有的地方它就不行，那么就是適合在線制氫，也就是甲醇重整制氫。
吳畏也解釋說，氫的最主要問題是很難儲(chǔ)存，很難運(yùn)輸，甲醇正好可以作為氫的很好載體。“哪怕以后純氫燃油電池發(fā)展起來，甲醇可能也是一個(gè)不可替代的運(yùn)輸媒介。”
在加注方面，加氫站建設(shè)往往高達(dá)上千萬。但是付強(qiáng)介紹，將加油站改建為甲醇加注站，費(fèi)用僅7-15萬人民幣。“我們沒給社會(huì)重新添麻煩。”
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集成復(fù)雜系統(tǒng)
電驅(qū)是必然方向，由此又選定了氫來發(fā)電，然后又選擇了甲醇重整制氫。現(xiàn)在愛馳的問題是，怎樣在車上實(shí)現(xiàn)這個(gè)能源轉(zhuǎn)換的過程。
“重整器已經(jīng)不是新的技術(shù)。”吳畏說，高溫燃料電池也在固定電站上用得非常廣泛。
“其實(shí)（這一解決方案所需）技術(shù)都在，它不是我們發(fā)明的。像重整器，像高溫燃料電池，像空壓機(jī)，而且每個(gè)領(lǐng)域人家都是專業(yè)的。”付強(qiáng)強(qiáng)調(diào)，整車廠不是各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明者，而是整合者。“我們?yōu)榱税押献鞲愕酶o密，可以從資本層面介入到他們那里面去。”
愛馳從資本層面介入技術(shù)提供商的最重要舉措，在于投資了丹麥的藍(lán)界科技。
11月7日，在進(jìn)博會(huì)同期活動(dòng)“全球汽車發(fā)展趨勢(shì)論壇”上，愛馳汽車與丹麥甲醇燃料電池研發(fā)和制造公司Blue WorldTechnologies（藍(lán)界科技）簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，圍繞技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)、前瞻、投資等領(lǐng)域展開合作。愛馳成為藍(lán)界科技管理層之外最大股東。
藍(lán)界科技成立時(shí)間不長(zhǎng)，但創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)有在燃料電池界的長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)。
藍(lán)界科技的官方網(wǎng)站上介紹說，該公司專注于開發(fā)和生產(chǎn)甲醇重整制氫燃料電池零件和系統(tǒng)，特別是在汽車上的應(yīng)用，用于取代內(nèi)燃機(jī)。
藍(lán)界科技的甲醇?xì)淙剂想姵仄囀疽?
藍(lán)界科技的甲醇重整制氫燃料電池系統(tǒng)，已經(jīng)先安裝到了愛馳德國(guó)子公司愛馳恭博的產(chǎn)品GumpertNathalie上。Gumpert Nathalie是全球首款搭載甲醇高溫重整制氫燃料電池系統(tǒng)的電動(dòng)跑車。
吳畏介紹，Nathalie已經(jīng)跑了5萬公里，“證明這套系統(tǒng)是沒有問題的”。
在愛馳嘉定技術(shù)中心，我們也看到了愛馳將動(dòng)力電池底盤改造過的甲醇重整制氫燃料電池底盤。在這一底盤中，動(dòng)力電池仍然還有三分之一的空間。吳畏介紹說，當(dāng)前方案還會(huì)有18度電池，目前采用的也是寧德時(shí)代的三元電池，但是屬于功率性電池，而非能量型，充放電倍率性能更佳。目前，這一底盤還不包括甲醇罐，未來愛馳希望將甲醇罐也集成到底盤上。
愛馳集成了甲醇重整器和氫燃料電池堆及動(dòng)力電池的底盤
從藍(lán)界科技官方網(wǎng)站看，甲醇罐則在底盤后方到后軸之間。
18度動(dòng)力電池也不算少，愛馳可能也會(huì)提供插電方案，也就是可以外接充電，很多城市內(nèi)短途的代步需求，也許日常充電就能解決。
這一方案中的高溫燃料電池堆，如同現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的氫燃料電池汽車一樣，實(shí)際是一個(gè)増程器，并不是全功率直接驅(qū)動(dòng)汽車的。而是會(huì)在一定功率下，給動(dòng)力電池充電或者參與直驅(qū)。當(dāng)直驅(qū)+動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)時(shí)，這里是一個(gè)混動(dòng)模式。
甲醇重整制氫高溫燃料電池堆，和現(xiàn)在普通氫燃料電池堆，最大區(qū)別是，前者加注甲醇，在車上產(chǎn)生氫，而后者需要加注氫氣。當(dāng)然，缺點(diǎn)是，這一系統(tǒng)仍然排放二氧化碳，并非零排放方案。但是如果全生命周期考察，付強(qiáng)提供的數(shù)字是，與電力(煤電占比重超過50%)相比減少40%碳排放，與汽油車相比減少67%碳排放。和內(nèi)燃機(jī)相比，這一系統(tǒng)也不排放有害氣體。二氧化碳如果加上捕獲處理裝置，也能控制排放。藍(lán)界科技的底盤最后面圓筒狀的裝置，可能就是一個(gè)二氧化碳捕獲處理裝置。
甲醇重整制氫高溫燃料電池堆原理
總體而言，確實(shí)這一解決方案中的各項(xiàng)技術(shù)都不是新技術(shù)，在其他領(lǐng)域都有應(yīng)用，但是集成在一起，并且裝載在運(yùn)動(dòng)的車輛上，還是巨大挑戰(zhàn)。
吳畏表示，這正是愛馳正在努力的地方，將各項(xiàng)系統(tǒng)集成管理，將各種部件、系統(tǒng)都做到車規(guī)級(jí)。至于系統(tǒng)的效率，他表示，“甲醇重整的效率很高，可以達(dá)到百分之九十幾，甚至達(dá)到百分之百。但是燃料電池效率可能會(huì)下來，大概60%。總體是百分之五十幾，中間可能還有些消耗，轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到45%，這已經(jīng)很高了。”
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經(jīng)濟(jì)性如何？
在11月7日的進(jìn)博會(huì)“全球汽車發(fā)展趨勢(shì)論壇”上，藍(lán)界科技首席商務(wù)官M(fèi)ads Friis Jensen,被要求用一句話總結(jié)甲醇燃料電池汽車的好處。
他就說了一個(gè)詞組：cost-eFFective（劃算的）。
根據(jù)愛馳的計(jì)算，百公里能源成本方面，甲醇燃料電池汽車可以達(dá)到10.5元，和用私樁充電的電動(dòng)汽車接近，比汽油、直接用氫的燃料電池汽車要便宜非常多。
付強(qiáng)、吳畏認(rèn)為，不僅僅是使用成本，全生命周期來看，甲醇燃料電池汽車也是更經(jīng)濟(jì)的。
制造成本方面，按愛馳規(guī)劃，2023年規(guī)模化生產(chǎn)之后，制造成本將優(yōu)于純電動(dòng)汽車。
愛馳目前已經(jīng)與山西高平市簽約，建設(shè)甲醇制氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)制造基地。
基礎(chǔ)設(shè)施方面，如前所述甲醇加注在加油站基礎(chǔ)上改造，只需要增加7-15萬元。
在運(yùn)輸方面，由于甲醇在-97.0 °C to 64.7 °C都是液體，比較方面長(zhǎng)距離運(yùn)輸，而且可以長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存。
在甲醇價(jià)格方面，吳畏表示，目前甲醇在2100元/噸，但最便宜的可以做到700元。產(chǎn)量方面，根據(jù)工信部解讀《關(guān)于在部分地區(qū)開展甲醇汽車應(yīng)用的指導(dǎo)意見》，2017年國(guó)內(nèi)甲醇產(chǎn)能為8351萬噸、產(chǎn)量為6147萬噸，開工率約74%，處于產(chǎn)能過剩狀態(tài)。
從賬面上看，甲醇燃料電池汽車經(jīng)濟(jì)性確實(shí)不錯(cuò)，當(dāng)然能否落地，還要看各系統(tǒng)落地表現(xiàn)。
愛馳汽車新提出的甲醇燃料電池汽車方案，和純電動(dòng)汽車相比，根本不同在于，試圖從整個(gè)能源系統(tǒng)的角度，去解決交通出行的節(jié)能、減排、降本的問題，而不是從單一環(huán)節(jié)入手。但是其牽涉面也很廣，不僅要做好車上的動(dòng)力系統(tǒng)集成，還需要?jiǎng)訂T能源生產(chǎn)企業(yè)、儲(chǔ)運(yùn)、加注企業(yè)的聯(lián)動(dòng)推進(jìn)，挑戰(zhàn)著實(shí)不小。
付強(qiáng)倒是對(duì)這一解決方案頗為自信，甲醇和氫目前的勢(shì)頭正好。而且，“我們不需要大風(fēng)。”他說，“有點(diǎn)小風(fēng)我們就能夠飄起來。”（完）
來源：第一電動(dòng)網(wǎng)
