从跑车入手？甲醇燃料电池的概念突围

最近，Gumpert推出了一款甲醇燃料跑车Nathalie的量产版，这款车也被称为世界上第一款甲醇燃料汽车。其概念车于2019年在日内瓦车展上亮相——这似乎是一款“强大”的新能源汽车。不过相比跑车的外观，Nathalie的技术路线更有意思:什么是甲醇燃料电池？是靠燃烧甲醇提供动力的吗？和氢燃料电池有什么关系？在复杂的新能源技术路线中，甲醇燃料电池作为后来者，似乎不太主流。甲醇燃料电池:“传统”能源的新用途并不新鲜。比如吉利汽车早在2005年就做了相关尝试，开发出了用甲醇燃料替代传统内燃机，用甲醇燃料替代化石燃料的技术路线。甲醇汽油也已经在一定范围内使用。至于甲醇燃料电池的发展，要从氢燃料电池开始。众所周知，氢燃料电池汽车——FCEV的灵魂在于燃料电池。从外部注入车内的高压氢气在燃料电池中与空气中的氧气反应，然后产生电能驱动电机(过程中只排出水)。甲醇燃料电池的核心是甲醇重整制氢技术，基本原理和氢燃料电池一样，只是在前端增加了一套甲醇制氢系统，直接在车内用甲醇制氢，这样就可以给车内加注甲醇而不是氢气。甲醇燃料电池的优点从上面可以看出，甲醇燃料电池更像是对氢燃料电池的改进，主要解决氢气的制备、运输和加注的成本问题。首先，氢气的制备成本和来源与甲醇相比没有优势。其次，甲醇在-97.8℃至64.5℃之间为液体，易燃，不易爆，易溶于水。与需要高压的氢气相比，它在储存和运输方面更加经济和安全。第三，加氢站建设成本极高，需要大量投资才能形成规模效应。虽然理论上注入氢气只需要3-5分钟，但是加氢的操作过程还是比较复杂，经常达不到理论时间。甲醇的加注形式和汽油差不多，甚至只要加油站稍加改装就可以用来加注甲醇。同时保留了氢燃料电池汽车相对于锂电池汽车的优势。根据公布的数据，Nathalie在充满甲醇的情况下续航里程可达820公里，且不受环境温度、速度等因素影响。与传统化石燃料相比，甲醇的优势也很明显。第一，甲醇(CH3OH)只含一个碳原子(对应汽油为7-13个碳，柴油为14-22个碳)，在排放和环保方面有很大优势。其次，生产甲醇的原料非常丰富。煤、焦炉气、煤层气、天然气、生物质、二氧化碳都可以用来制备甲醇，甲醇是一种完全可以实现碳中性循环的低碳燃料。第三，从国家角度看，甲醇还可以大大降低石油、天然气对国外进口的依赖，实现煤炭工业资源的综合利用。目前，中国是全球最大的甲醇生产国和消费国，产能和产量占全球一半以上，甲醇生产技术成熟。完美的计划？挣扎？虽然新能源市场仍以锂离子电池为主，但随着应用场景的逐渐明晰，以及不同领域技术的发展和相互借鉴，可供选择的技术路线也越来越多。但无论是哪种路线，在集中解决一些问题的时候，都会有些忽略，甲醇燃料电池也会面临同样的情况。虽然优点很多，但是甲醇燃料电池本身还是存在一些硬问题，比如能量转换率低，性能退化快，而且燃料电池的关键部件(比如催化剂)成本高也是主流市场不愿意投入太多的原因之一。毕竟谈生意不赚钱，固守成熟模式的传统巨头似乎没必要冒这个险。此外，无论新能源还是传统能源……nal能源，造车一直是一个庞大复杂的系统。即使某项技术理论上完全可行，但要贯穿一条完整成熟的产业链也是非常困难的——汽柴油汽车真正发展成熟需要多久？更何况我们也不能保证研发过程中不会出现新的技术问题。除了车辆本身，甲醇加气站的开发、制氢设备、市场维护、保障体系的建设都需要长期投入。概念不被市场接受，就无从下手。这次Gumpert以跑车起家，某种程度上有实验和抢眼的成分在里面。在“传统”氢燃料电池还有很多问题需要解决的情况下，甲醇燃料电池更加“异类”。目前来看，这个概念在激烈的新能源市场要想突破并不容易。但未来的魅力就在于这种不确定性。只要不是别有用心的玩弄资本和文字，任何技术路线都值得认真对待。最近，Gumpert推出了一款甲醇燃料跑车Nathalie的量产版，这款车也被称为世界上第一款甲醇燃料汽车。其概念车于2019年在日内瓦车展上亮相——这似乎是一款“强大”的新能源汽车。不过相比跑车的外观，Nathalie的技术路线更有意思:什么是甲醇燃料电池？是靠燃烧甲醇提供动力的吗？和氢燃料电池有什么关系？在复杂的新能源技术路线中，甲醇燃料电池作为后来者，似乎不太主流。甲醇燃料电池:“传统”能源的新用途并不新鲜。比如吉利汽车早在2005年就做了相关尝试，开发出了用甲醇燃料替代传统内燃机，用甲醇燃料替代化石燃料的技术路线。甲醇汽油也已经在一定范围内使用。至于甲醇燃料电池的发展，要从氢燃料电池开始。众所周知，氢燃料电池汽车——FCEV的灵魂在于燃料电池。从外部注入车内的高压氢气在燃料电池中与空气中的氧气反应，然后产生电能驱动电机(过程中只排出水)。甲醇燃料电池的核心是甲醇重整制氢技术，基本原理和氢燃料电池一样，只是在前端增加了一套甲醇制氢系统，直接在车内用甲醇制氢，这样就可以给车内加注甲醇而不是氢气。甲醇燃料电池的优点从上面可以看出，甲醇燃料电池更像是对氢燃料电池的改进，主要解决氢气的制备、运输和加注的成本问题。首先，氢气的制备成本和来源与甲醇相比没有优势。其次，甲醇在-97.8℃至64.5℃之间为液体，易燃，不易爆，易溶于水。与需要高压的氢气相比，它在储存和运输方面更加经济和安全。第三，加氢站建设成本极高，需要大量投资才能形成规模效应。虽然理论上注入氢气只需要3-5分钟，但是加氢的操作过程还是比较复杂，经常达不到理论时间。甲醇的加注形式和汽油差不多，甚至只要加油站稍加改装就可以用来加注甲醇。同时保留了氢燃料电池汽车相对于锂电池汽车的优势。根据公布的数据，Nathalie在充满甲醇的情况下续航里程可达820公里，且不受环境温度、速度等因素影响。与传统化石燃料相比，甲醇的优势也很明显。第一，甲醇(CH3OH)只含一个碳原子(对应汽油为7-13个碳，柴油为14-22个碳)，在排放和环保方面有很大优势。其次，生产甲醇的原料非常丰富。煤、焦炉气、煤层气、天然气、生物质、二氧化碳都可以用来制备甲醇，甲醇是一种完全可以实现碳中性循环的低碳燃料。第三，从国家的角度来看，甲醇还可以大大减少对外国石油和天然气进口的依赖，实现…煤炭工业资源的综合利用。目前，中国是全球最大的甲醇生产国和消费国，产能和产量占全球一半以上，甲醇生产技术成熟。完美的计划？挣扎？虽然新能源市场仍以锂离子电池为主，但随着应用场景的逐渐明晰，以及不同领域技术的发展和相互借鉴，可供选择的技术路线也越来越多。但无论是哪种路线，在集中解决一些问题的时候，都会有些忽略，甲醇燃料电池也会面临同样的情况。虽然优点很多，但是甲醇燃料电池本身还是存在一些硬问题，比如能量转换率低，性能退化快，而且燃料电池的关键部件(比如催化剂)成本高也是主流市场不愿意投入太多的原因之一。毕竟谈生意不赚钱，固守成熟模式的传统巨头似乎没必要冒这个险。再者，无论新能源还是传统能源，造车从来都是一个庞大复杂的系统。即使某项技术理论上完全可行，但要贯穿一条完整成熟的产业链也是非常困难的——汽柴油汽车真正发展成熟需要多久？更何况我们也不能保证研发过程中不会出现新的技术问题。除了车辆本身，甲醇加气站的开发、制氢设备、市场维护、保障体系的建设都需要长期投入。概念不被市场接受，就无从下手。这次Gumpert以跑车起家，某种程度上有实验和抢眼的成分在里面。在“传统”氢燃料电池还有很多问题需要解决的情况下，甲醇燃料电池更加“异类”。目前来看，这个概念在激烈的新能源市场要想突破并不容易。但未来的魅力就在于这种不确定性。只要不是别有用心的玩弄资本和文字，任何技术路线都值得认真对待。

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