氢能重卡阻击霸主锂电流！氢燃料电池吹牛骗补OR真功夫？

　　知情郎·眼|侃透公司专利事儿
　　最近新能源车里，有一类车风头很劲。
　　氢能重卡！
　　有人造势说，氢能重卡已经成为我国氢燃料电池车商业化落地的＂排头兵＂。
　　媒体披露，自今年7月以来，已公开的氢能重卡订单数已达到10000台，涉及的整车企业包括潍柴动力、中国重汽、一汽解放、北汽福田、佛山飞驰等，运营方包括中国交建、中国外运、中国电建、北京市政路桥建材集团等。
　　一时间，中国氢能重卡产业化拐点已现的论调不胫而走。
　　说实话，这些定论浮夸了！
　　毕竟，这依旧只是个靠政策补贴国家输血死撑的扶持者，离真正商业化还远得很。
　　日系氢能车曾风靡一时！然后没声音了
　　氢能源也曾一度大热过，在资本市场炒作半天，但现实是，早被被＂风光储＂盖过了风头，氢能技术路径貌似无出头之日。
　　尤其在新能源车这个场景上，氢能真是一败涂地。
　　现在又冒出氢能重卡能玩的说法，不少上市公司还重点研发且运营，孰真孰假？还是夸大其词忽悠国家政策扶持？
　　今天来聊聊氢能重卡的专利故事。
　　01  氢能破僵局？还是忽悠？
　　一直以来，替代传统燃油车的新能源技术路线不少，氢能是其中之一。
　　大家分工也很明确：＂新煤炭＂风和光负责发电；＂新石油＂锂和氢负责用电和储能。
　　当然，氢能一直不甘心，试图替代锂电池在某些领域应用，比如乘用车、商用车领域。
　　锂电存短板明显，原材料短缺、效率不高以及热稳定性差。
　　最核心的自然是作为稀缺的锂矿产资源，用一分少一分。
　　另外，由于锂元素的自身物化特点，在长续航、高温、高寒等工况环境中，锂电池的表现将会受到显著影响。
　　而氢能源则可以很好的克服锂电的这些不足，且无供应限制，因此大家都觉得有前途。
　　且氢能发展与锂电也算同时起步。
　　鼻祖是美国，发扬光大者是日本。
　　在美国阿波罗计划时，美国就已经在其项目上成熟使用了氢能，在军转民的过程中，1970年美国发布了氢能扶持计划，于是1973年日本组建了氢能协会，在大学建立氢能研究。
　　1981年日本通产省成立＂月光计划＂，开始了燃料电池研发计划。90年代后丰田、日产纷纷投入氢能燃料电池，日本氢能燃料电池加快步伐。
　　不过鸡蛋不能放在一个篮子里，日本自然也看上了纯电能。
　　使用的电池为铅酸电池，该电池重量大且容量低，并不适合汽车。后经过研究，在90年代日本人吉野彰和，美国人古迪纳夫研发出了锂电池，1991年紧接着索尼推出了划时代的18650锂电池，三洋、松下紧随其后。
　　然后，你懂得，缺乏锂矿资源的日本慢慢舍弃了锂电池路线，专注氢能路线。
　　尤其是2011年福岛危机之后，日本电力成本持续走高，纯电汽车需要耗费电能充电。
　　氢能，没有这些缺点！不要矿电耗低！
　　最知名的行业段子就是，08年松下的18650为特斯拉提供电池，借此机会日本汽车行业考察特斯拉之后，在当时认为这是一个亏本行业，不值得投产。
　　就这样，日本在专注氢能汽车的道路上越走越远，就剩松下几家厂商研究锂电池为特斯拉服务。
　　02  氢能与锂电的对抗赛
　　为什么世界选择了锂电池车，而非氢能车呢？
　　目前看，主流的氢燃料电池汽车，主要采用的是质子交换膜燃料电池技术。
　　氢燃料电池汽车的系统组成通常涵盖燃料电池堆以及氢气储罐，还有汽车动力电池和燃料电池直流升压转换器，动力控制单元、动力电机。
　　现在技术领先的燃料电池堆的功率密度在3.0kW/L，所以需要配合直流升压转换器以及汽车动力电池使用。进而让电压能够适配650伏的高压，驱动汽车动力电机。
　　与此同时，和汽车动力电池需要电池管理系统BMS相似，燃料电池也需要精密的监控管理系统FCMS，通过放电状态快速调整反应有关的参数数值。为存储氢气，通常采用70Mpa高压液氢储罐。
　　现在有诸多汽车企业都推出了燃料电池的车型汽车，例如奔驰以及宝马，现代和本田、丰田。
　　当然，丰田在2021年宣布停止了氢能燃料汽车生产，这玩意确实商用化不好用！
　　截至2021年，全球主要国家氢燃料电池汽车保有量约5万辆，中国占比约18%，保有量约9000辆。
　　你看全球就这么点氢能车在开，而特斯拉纯电车却畅销全球。
　　可以看下双方的比较。
　　能量利用效率
　　锂电池和燃料电池都是利用电，但锂电池是直接用电，而氢还需要通过电转化而来，因此氢作为二次能源，能量利用效率低于锂电池。马斯克看不上氢燃料电池，也是因为这个。
　　能量密度
　　能量密度越高，续航里程潜力越大，负重的潜力也越高。常用能源中，能量密度（比能）大致为：氢燃料（142Mj/Kg）>天然气（55Mj/Kg）>汽油（46Mj/Kg）>煤（30Mj/Kg）>锂电池（一般不超过1.8Mj/Kg）。
　　氢燃料电池能量密度大，重量轻，续航里程普遍更远。比如丰田Mirai第二代，可以做到充氢3分钟，续航850千米。锂电池纯电动汽车则根据电池容量的大小决定，随着技术进步，续航里程不断提高。氢气加注比充电快，乘用车加氢一般需要3-10分钟，锂电池充电一般需要半小时以上。
　　环保节能
　　氢燃料电池在使用寿命结束后，并不会对环境造成污染。氢燃料电池中催化剂使用贵金属铂，其存在于整车的氢燃料电池中，且因铂的化学属性，相对容易回收。
　　锂电池含有重金属镍、钴、砷等有毒污染物，必须要进行回收处理，如果回收不当，会造成环境污染。废旧锂电池的资源化回收工艺复杂，流程长，能耗高，在资源化回收过程中会产生较多的污染物。并且锂电池相对分散，大家对废旧电池回收意识比较薄弱，所以目前锂回收还处于产业化的早期阶段。
　　资源依赖
　　锂资源的总量分布有限，地壳丰度为0.006%。根据美国地质调查局统计，全球的锂资源分布不均，主要分布在智利、中国、阿根廷、澳大利亚、玻利维亚等国。中国的锂资源储量虽然相对丰富，但受限于开采技术和成本仍高度依赖进口。锂资源短缺的局面让动力电池厂商面临着考验。随着盐湖提锂技术，以及钠电池、固态电池等技术的发展，这一情况将得到改善。
　　氢气在整个工业体系里面很丰富，包括工业副产氢、煤制氢、天然气制氢等，足以支持早期的氢能源供给。水通过光分解可制得氢，水的储量大且低廉，氢燃料燃烧后又生成水，是一种燃烧无害的清洁能源。随着光伏电解水制氢、太阳能制氢等技术的突破，制氢成本越来越低，氢的来源也会愈加环保。
　　但氢燃料电池需用贵金属铂做催化剂，铂的全球储量有限，我国储量并不丰富，这一定程度提高了氢能源电池的价格。随着技术进步，铂的使用量减少，催化剂中铂的替代品不断被研发出来，这一问题亦将得到改善。
　　性价比
　　买车成本方面，传统汽油车主要为发动机，纯电汽车主要为锂电池，氢能源汽车主要为电池组和高压储氢罐。用车成本方面，主要为油价、电价和制氢成本。
　　配套建设和用车便利性方面，加氢站建设成本远高于加油站和充电站。充电站现阶段依托现成的电网系统，只要铺好充电桩就可以获得能源，配套成本很低。但如果大规模推广，现有电网的容量冗余用尽后，亦需要配套投入和扩容。充电站要提高利用率和用户便利性，必须快充，那么需要同步建设变电站等配套，对现有电网负荷造成一定冲击。充电站将配套成本部分外部化给了电网，这是其优势。
　　就目前的技术程度，无论是氢燃料电池还是锂电池，价格都要高于传统的汽油车。特别是氢气的来源、存储以及运输安全使用等条件的复杂，导致氢燃料电池成本居高不下，短期内难以取得优势。
　　一句话总结，氢燃料电池门槛还是太高了，光一个加氢站建设成本，就让运营方无力承担了。反观充电桩不花几个钱，现在国内小区里到处有给电动车充电的小充电桩，可见成本低廉。
　　03  氢能重卡为何成了香饽饽？
　　坊间传出氢能重卡近期销量火爆。
　　据上证报统计，今年7月以来，已公开的达成购买协议的氢能重卡数量已达到1万台（不包括交付项目）。从交付情况来看，今年来，氢能重卡已成为氢能汽车产销的主力。
　　说实话，因为氢能车成本续航配套问题，一直是坐万年冷板凳，怎么，如今有人肯买？
　　是真看上了他的商业性还是为了政策补贴？
　　当然，还是政策补贴优先。
　　2020年9月，财政部、工信部等五部门发布的《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》补贴政策，明确提出重点推动燃料电池汽车在中重型商用车领域的产业化应用，并向重型货车倾斜。
　　背后的逻辑也很简单，燃油重卡污染排放量大，交通重卡面临着严峻的新能源转型的压力。
　　另一方面，市场上分成了以特斯拉为首的锂电派，和新兴的氢能派，都试图从重卡切入并抢占商用车赛道。
　　一句话，国内做事看政策宏观导向，政策落地说加大某行当补贴，老板们才会蜂拥而上。
　　氢能重卡正是有了政策背书，氢燃料重卡先行才逐渐成为行业共识。
　　当然，氢能重卡也算是物流车的突破口。
　　业内认为，在运输半径不超过100公里的短倒运输区域，重卡每天要跑好多趟，这个场景是新能源商用车的突破口，虽然当下仍然是换电重卡的主战场，但换电重卡存在一些问题，氢能重卡有机会。氢能重卡很有可能从当下蓬勃的锂电格局下，切下一块蛋糕。
　　国内多个省市已将重卡视为氢燃料电池车商业化落地的重点。
　　以河北省工业基地和港口城市唐山为例，该市计划到2025年氢燃料电池汽车运营数量力争达到2500辆，其中氢能重卡占比达到80%，达到2000辆。
　　中国物流与采购联合会副会长蔡进表示，我国氢能重卡发展空间巨大，预计今年全年氢能重卡的销量将达到3500辆，同比增长350%左右。
　　04  氢能重卡大单纷至沓来
　　最新的氢能重卡大单已被潍柴动力和中国重汽联手收获。9月1日，潍柴、中国重汽分别与青岛圣通华有限公司、淄博展鸿汽车有限公司、同心智行物流科技有限公司等客户签署1100辆氢能商用车大订单，搭载的潍柴氢燃料电池功率覆盖50kW至200kW。
　　据统计，自今年7月以来，已公开的氢能重卡订单数已达到10000台，涉及的整车企业包括潍柴动力、中国重汽、一汽解放、北汽福田、佛山飞驰等，运营方包括中国交建、中国外运、中国电建、北京市政路桥建材集团等。
　　近期最大的一组签约发生在内蒙古鄂尔多斯市。
　　7月，格罗夫和内蒙古中极氢能车辆公司与华电内蒙古新能源公司、特弘煤炭集团签订未来3年内采购、投放500台氢能重卡商业实践的合作框架协议；与清杉科技公司签订联合研发、生产制造200台无人驾驶氢能重卡和氢能矿卡的合作框架协议；与内蒙古蒙汇通科技公司签订未来5年内联合推广5000台氢能车辆的合作框架协议。
　　大家也在看氢能和纯电效率问题。
　　在日前举行的第四届世界新能源汽车大会上，国际氢能燃料电池协会理事长、中国科学院院士欧阳明高用一组数据进行了对比。以内蒙古鄂尔多斯为例，一辆49吨的氢能重卡每公里成本约3.75元（氢价25元/公斤）、纯电（换电）重卡每公里成本低于2.3元（电价0.4元/度），柴油重卡每公里成本约2.5元。
　　仅从当地的情况来看，纯电重卡较氢能重卡仍具有较大成本优势，且鄂尔多斯当地的氢价在全国也属较低水平。
　　＂接下来要在核心环节——燃料电池和电解装置上率先突破，从而降低成本，提高效率，延长寿命。＂对于氢燃料电池车下一步的技术创新路线，欧阳明高如是总结。
　　媒体注意到，根据燃料电池汽车城市群示范目标和积分评价规定，功率超110kW的氢能重卡每台能获得46.2万元奖励。
　　知情郎感慨，看来还是地方政府的补贴奖励才是客户购买氢能重卡的核心驱动力啊。
　　也是，政府不补贴，谁买续航如此麻烦的氢能车呢！
　　05  从专利维度看氢能重卡
　　谁在研究氢能重卡？
　　在德高行全球专利数据库中，相关专利申请人排名如下：
　　申请人
　　专利数量
　　山东永泰化工有限公司
　　4
　　东风汽车股份有限公司
　　3
　　乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司
　　3
　　厦门威驰腾绿巴实业有限公司
　　3
　　江铃汽车股份有限公司
　　3
　　沃尔沃卡车集团
　　3
　　黄冈格罗夫氢能汽车有限公司
　　3
　　上海神力科技有限公司
　　2
　　中国石化兰州炼油化工总厂
　　2
　　国内也就80余件专利，确实不多。看了属于技术无人区领域，大家的目光还没聚焦过来。
　　那么作为核心基础动力的氢燃料电池，专利多吗？
　　很多！
　　作为风口浪尖的新能源电池技术路线，一直以来都是各家厂商研究重点，尤其日系品牌，当年人家举国研究氢燃料电池，只不过在乘用车领域一败涂地而已。
　　申请人
　　专利数量
　　丰田自动车株式会社
　　2998
　　中国科学院大连化学物理研究所
　　1530
　　通用汽车环球科技运作公司
　　1206
　　现代自动车株式会社
　　952
　　本田技研工业株式会社
　　804
　　松下电器产业株式会社
　　800
　　日产自动车株式会社
　　766
　　北京亿华通科技股份有限公司
　　755
　　上海神力科技有限公司
　　733
　　三星SDI株式会社
　　691
　　新源动力股份有限公司
　　556
　　武汉格罗夫氢能汽车有限公司
　　506
　　起亚自动车株式会社
　　419
　　潍柴动力股份有限公司
　　340
　　丰田自动车株式会社排第一。
　　快速看了下公司专利分布，有很多镍氢电池方面的专利。
　　镍氢电池正极活性物质为Ni（OH）2（称NiO电极），负极活性物质为金属氢化物，也称储氢合金（电极称储氢电极），电解液为6mol/L氢氧化钾溶液。
　　镍氢电池作为氢能源应用的一个重要方向越来越被人们注意。
　　当然，更多的是围绕氢气产业链做全方位的技术布局，如氢气压缩、氢罐冷却、氢气填充、氢气加气站、氢渗透膜和使用该氢渗透膜的燃料电池、燃料电池系统中的氢泄漏判定方法、使用氢的内燃机、使用该吸氢合金的碱性蓄电池、氢化物二次电池、镍氢电池的再生方法等。
　　要看氢电池的商业化应用，丰田的专利无出其右了！
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