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推动铝电池产业化的公司真的都是傻子吗?

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近日,青年汽车在南阳市搞“Very good”的水氢发动机,让高中化学彻底火了一把。之后,某大佬公开吐槽庞青年式铝粉+水制氢产业化,是只有傻子才干的事,又让铝制氢及相关的电池成了骗子和傻子的代名词。

在普通大众看来,铝水反应在汽车上应用已经无形中被判了死刑。然而这一切,都为铝这一重要储能金属带来了巨大的误解。

一、氢能源、制氢以及铝制氢

氢气作为人类梦寐以求的理想能源,储量丰富,绝对环保,且可再生,一直以来都在新能源之路上给我们无限美好的诱惑。

尤其在汽车领域,氢燃料电池加氢快,能量密度完爆锂电池。当前锂电池的能量密度水平在300KWH/kg上下,上限水平最多再翻一番,而且还要面临巨大的安全风险。与之对应,汽油的能量密度约为1700KWH/kg,而氢燃料的能量密度比起汽油还要以几倍计量。

正是因为氢气拥有在能量密度、充电速度等方面的优势,在当前锂离子电池已经走到能量密度瓶颈的阶段,氢燃料电池无疑给了人们无限希望。也正是如此,今年一季度以来,在二级市场上,氢燃料电池概念股全线飙涨;在一级市场上,各类氢燃料电池相关公司闻风而动,并催化出了南阳水氢发动机这样的闹剧。

但不可否认的是,氢燃料电池虽然优点众多,但氢能源却是一种二次能源,自然界中的氢绝少以氢分子的形式单独存在。所以,要想使用氢,我们必须得制氢。

目前制氢一共四大主流方法:化石原料制氢、化工原料制氢、工业尾气制氢和电解水制氢。此外还有一些非主流的另类制氢方法,被归到其他制氢方法里。金属制氢就是其中一种,而铝制氢,属于金属制氢的一种。四大主流制氢方法和其他制氢方法如下表所示:

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(主要制氢方法,来源:华创证券)

各类制氢方法各有千秋,但用在新能源汽车这个领域,我们主要考虑两个指标。

一是成本。新能源汽车毕竟要走进千家万户,由终端消费者来使用,是否具有成本竞争力,是消费者选择一款产品的重要考量因素,天价的产品,必然不是民间的选择。

二是清洁,毕竟用氢燃料取代传统化石燃料的原因,就是因为清洁,如果氢的来源就是传统化石燃料,那么为什么不干脆烧传统燃料呢?还避免了转换过程的能量损失。

我们先来看成本。

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(主要制氢方法成本,来源:氢云链)

传统制氢方法中,煤制氢成本最低,一公斤11.2元,其次是天然气制氢,然后是氯碱副产品,最后是甲醇裂解制氢。电解水最贵,一公斤氢气制出来,需要37块钱。

而用铝制氢就比较厉害了。根据铝粉17.6元/kg的价格,九公斤铝产生一公斤氢气的比重,生产一公斤氢气的价格大概是158.4元。铝制造氢气的同时,每公斤铝会产生2.89公斤的氢氧化铝,把这些氢氧化铝卖破烂,大概2.3元一公斤,九公斤铝产生的氢氧化铝大概能卖60块钱。综合起来,铝制氢一公斤氢气的成本大约98.4元。

至少以目前的价格来看,铝制氢气要比主流方法里最贵的电解水还要贵上将近两倍。

成本上首先不划算。

其次我们来看环保效益。

主流方法中,天然气和煤就不用说了,本身就是不可再生的稀缺资源,用来制氢,不符合可再生的要求。甲醇制氢,有二氧化碳排放,但好歹不是有毒物质,同时由于甲醇的可再生性,这个方法作为一个折中方法,勉强可以接受。今年上海车展,爱驰汽车展出用来一辆氢燃料增程式电动车,用的就是在线甲醇制氢,给氢燃料电池供氢气,氢燃料电池再给锂电池供电,带动汽车运转的模式。

氯碱制氢,是当前制作氢气的最主流方法之一。但他是烧碱工业的副产品,受主产品产量的影响。氢气用量少的时候可以,氢气用量多的时候,不能老用其他产业的副产品,根本不够用。而与此同时,氯碱工业的制氢方法,其实就是电解氯化钠水溶液。将氢气变成主产品,不要制造出烧碱和氯气,那就直接电解水。

这就是最贵的电解水方法。

电解水与其他所有制氢方法不同,其他方法制氢的主要成本是原料成本。电解水的主要成本在于用电,大概占总成本的77%。

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(电解水制氢方法成本结构,来源:华创证券)

而从发电的角度看,如果电力主要来源还是火电,那么最终污染仍然不可避免,氢燃料终极清洁能源的称号就名不副实。

正因如此,近年来从降低成本,保持清洁的角度考虑,沿着电解水制氢的路线衍生出另外一条思路——那就是,使用光伏、风力发电的清洁能源进行电解水制氢,为氢燃料电池提供原料。由于光伏发电和风力发电所产生的电量不稳定,长期以来无法并网;而富光、富风的区域本地无法消纳大量光伏、风电发电的电力,多年以来我国都有所谓“弃光、弃风”现象。2017年主要清洁能源地区“弃光、弃风”比率仍然高达20%。如果将这些地区大量白白弃用的清洁能源电力,用于电解水生产氢气,无疑既能解决清洁能源的问题,又能解决无污染制氢和氢气成本高的问题。

同时在这个过程中,氢气起到了储能的作用。电能通过氢气,可再生能源、储能电池、车得到了很好的连接与使用,这也符合未来能源发展的长期需求。这就是为什么在很多人眼里看起来很傻的电解氢-再烧掉的技术路线,实质上反而是一种很好的发展路线的原因。据说当前日本本土电解水制氢的比率已经高达63%。

然后再来看铝制氢技术。

在环保层面,铝制氢技术的最大优点就在于,铝从铝粉变为氢氧化铝,整个过程中铝金属没有损失,通过回收,可以持续使用可再生。但缺点在于,铝金属的制备仍然是高耗能、高污染的行业,对于制造终极燃料——氢气来说,在有可替代方案的前提下,优势并不明显。从这个角度而言,说进行铝粉制氢量产化是傻子才做的事,其实并不为过。

然而铝燃料的故事到此并未结束,在不同的场景,他将转角遇到爱。

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