燃料電池汽車(chē)：未過(guò)技術(shù)關(guān) 休談商業(yè)化

2017-12-14 12:58:27 中國(guó)汽車(chē)報(bào)網(wǎng) 　作者：王金玉　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

作為公認(rèn)的最清潔的新能源汽車(chē)，氫燃料電池汽車(chē)被寄予厚望，各方都在期待其能帶領(lǐng)汽車(chē)行業(yè)真正進(jìn)入無(wú)污染的新能源汽車(chē)時(shí)代。然而，氫燃料電池汽車(chē)的技術(shù)瓶頸卻成為其商業(yè)化進(jìn)程中的最大掣肘。當(dāng)前，氫燃料電池汽車(chē)技術(shù)是否成熟到可以滿足市場(chǎng)需求，安全性是否符合市場(chǎng)化推廣條件，綜合經(jīng)濟(jì)性是否比得上純電動(dòng)汽車(chē)……氫燃料汽車(chē)領(lǐng)域存在太多不確定因素。正如中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)付于武所言，從全球范圍來(lái)看，氫燃料電池汽車(chē)技術(shù)還處于不斷地探索之中，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展的初級(jí)階段，離商業(yè)化仍較遠(yuǎn)。當(dāng)前的主要任務(wù)是培育和壯大產(chǎn)業(yè)鏈，加快氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)以及突破核心技術(shù)瓶頸。

■乘用車(chē)領(lǐng)域尚無(wú)成熟產(chǎn)品

近年來(lái)，以豐田為代表的車(chē)企正大力推廣氫燃料電池汽車(chē)，我國(guó)也在加快示范運(yùn)營(yíng)的步伐，尤其在商用車(chē)領(lǐng)域，不斷傳出企業(yè)和地方政府進(jìn)行示范推廣的消息;但在乘用車(chē)領(lǐng)域，由于關(guān)鍵技術(shù)還未取得實(shí)質(zhì)性突破，我國(guó)目前還鮮有成熟的氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)品。

中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員衣寶廉認(rèn)為，當(dāng)前氫燃料電池汽車(chē)技術(shù)已經(jīng)具備了一定的技術(shù)基礎(chǔ)，但如要進(jìn)行大規(guī)模市場(chǎng)推廣，仍需要滿足幾個(gè)基本條件，他解釋說(shuō)：“一是可靠性與耐久性基本達(dá)到要求，如壽命達(dá)到5000~10000小時(shí);二是通過(guò)基本的安全規(guī)范，即通過(guò)結(jié)構(gòu)、電和氫安全的檢測(cè);三是售價(jià)在扣除政府補(bǔ)貼后，與鋰電池汽車(chē)和燃油汽車(chē)接近，或稍貴一點(diǎn);四是有充足的廉價(jià)氫燃料供給，加氫站能滿足加氫的需求，消除或盡量減少加氫焦慮;五是納入政府補(bǔ)貼，燃料電池車(chē)生產(chǎn)企業(yè)和燃料電池車(chē)大規(guī)模示范運(yùn)營(yíng)單位均能盈利。”在這些方面，我國(guó)氫燃料電池汽車(chē)均有待提升，尤其是乘用車(chē)領(lǐng)域。

清華大學(xué)汽車(chē)工程系教授陳全世告訴《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者：“當(dāng)前，氫燃料電池技術(shù)還存在技術(shù)瓶頸，在關(guān)鍵技術(shù)沒(méi)有重大突破前，不宜進(jìn)行大規(guī)模市場(chǎng)推廣。”中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)閆建來(lái)也認(rèn)為，氫燃料電池的膜技術(shù)比鋰電池要難得多。“現(xiàn)在氫燃料電池的膜技術(shù)還沒(méi)有突破，用白金做催化劑，太‘嬌嫩’了，對(duì)溫度和空氣的要求都比較高，如果不能突破這項(xiàng)技術(shù)很難進(jìn)行大規(guī)模市場(chǎng)推廣。”閆建來(lái)說(shuō)。

“在技術(shù)方面，之前我們的積累并不夠，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有幾家企業(yè)已經(jīng)有了規(guī)劃，但仍需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。”全國(guó)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)盧琛鈺在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》采訪時(shí)表示。

■壽命短制約商業(yè)化進(jìn)程

“氫燃料電池汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，一定要保證氫轉(zhuǎn)換成電的穩(wěn)流安全性。”閆建來(lái)表示，氫燃料電池汽車(chē)要邁向市場(chǎng)，一定要解決安全問(wèn)題，否則會(huì)給產(chǎn)業(yè)帶來(lái)極大傷害。盡管現(xiàn)在市場(chǎng)上有很多氫燃料電池汽車(chē)在示范運(yùn)營(yíng)，但多局限在一定條件下，很難進(jìn)行大規(guī)模市場(chǎng)推廣。

不過(guò)，衣寶廉認(rèn)為，如果采取必要的措施，氫氣的安全是可以保證的，因此，氫燃料電池的安全性也就有了保障。“汽油的爆炸能量是相同體積氣體氫氣的22倍，且發(fā)生爆炸時(shí)，由于氫氣燃料密度遠(yuǎn)低于空氣，會(huì)迅速上升擴(kuò)散，爆炸發(fā)生在氣源的上方，而汽油發(fā)生爆炸是在燃料的泄漏處，危險(xiǎn)程度要遠(yuǎn)大于氫氣。”衣寶廉說(shuō)，“氫燃料電池汽車(chē)的碰撞安全性能也完全有保障，能夠滿足和符合國(guó)家碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)。”

新研氫能源科技有限公司CTO、IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)召集人齊志剛介紹，目前，我國(guó)在氫燃料電池技術(shù)方面已經(jīng)有多年積累，但安全性仍有待提升。“大連的新源動(dòng)力在膜電極、電堆方面積累了十幾年的經(jīng)驗(yàn)，電堆性能不低于國(guó)外產(chǎn)品;億華通在整車(chē)集成方面積累了幾年的經(jīng)驗(yàn);以中科院大化所為代表的一些科研院所在膜電極制作、系統(tǒng)控制邏輯方面也起步較早;在空壓機(jī)等關(guān)鍵輔助部件方面，廣東廣順探索了十年左右，其產(chǎn)品的性能和壽命雖然還不能和國(guó)外的產(chǎn)品相比，但已經(jīng)能夠滿足基本使用要求。”齊志剛?cè)缡钦f(shuō)。

使用壽命短是阻礙燃料電池汽車(chē)市場(chǎng)化進(jìn)程的另一個(gè)重要因素。“如上汽榮威950燃料電池汽車(chē)?yán)塾?jì)運(yùn)行時(shí)間據(jù)說(shuō)在3000小時(shí)左右，離實(shí)際應(yīng)用所需的5000小時(shí)還有較大差距;在客車(chē)方面，國(guó)際上有幾輛車(chē)已經(jīng)達(dá)到了美國(guó)能源部要求的2.5萬(wàn)小時(shí)，但國(guó)內(nèi)剛開(kāi)始示范運(yùn)行，還沒(méi)有相關(guān)數(shù)據(jù)，需要運(yùn)行幾年以后才會(huì)有結(jié)果。據(jù)我了解，目前國(guó)內(nèi)氫燃料電池客車(chē)壽命遠(yuǎn)低于這個(gè)數(shù)值，應(yīng)該和上汽乘用車(chē)的3000小時(shí)差不多。”齊志剛告訴記者。

陳全世強(qiáng)調(diào)，在電池壽命達(dá)到1萬(wàn)小時(shí)之前，不宜進(jìn)行大規(guī)模市場(chǎng)推廣。“現(xiàn)階段，最前沿的成果(氫燃料電池的壽命)可以達(dá)到5000小時(shí)，但這僅是試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在現(xiàn)實(shí)中，對(duì)環(huán)境、溫度、濕度無(wú)法控制，氫燃料電池的壽命會(huì)大打折扣。”陳全世說(shuō)，“事實(shí)上，即使壽命達(dá)到5000小時(shí)，一輛公交車(chē)以一天運(yùn)營(yíng)15小時(shí)計(jì)算，也僅能運(yùn)營(yíng)不到一年的時(shí)間，這樣的壽命根本不足以支撐產(chǎn)品的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。”

■降低成本還有較大空間

正如衣寶廉所言，氫燃料電池汽車(chē)要想進(jìn)行大規(guī)模市場(chǎng)推廣，其成本必須和鋰電池或傳統(tǒng)燃油車(chē)接近。衣寶廉判斷，氫燃料電池汽車(chē)要想步入市場(chǎng)，還需要三年時(shí)間。

豐田汽車(chē)在美國(guó)面向市場(chǎng)推出的氫燃料電池乘用車(chē)，售價(jià)約為30萬(wàn)元人民幣，而我國(guó)最好的同級(jí)別車(chē)型至少要百萬(wàn)元。對(duì)此，盧琛鈺有理性的認(rèn)識(shí)：“可以說(shuō)，豐田在用企業(yè)的力量賠錢(qián)進(jìn)行市場(chǎng)推廣。”他表示，國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品成本之所以居高不下，主要原因是規(guī)模較小。因?yàn)楫?dāng)前市場(chǎng)需求沒(méi)有出現(xiàn)，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈各端都未發(fā)力，尤其是車(chē)輛本身，一些材料、部件多為進(jìn)口，這是推高車(chē)輛成本的最直接原因。“汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是規(guī)模經(jīng)濟(jì)，氫燃料電池汽車(chē)也是其中一種，其產(chǎn)業(yè)鏈更長(zhǎng)，只有形成一定規(guī)模和市場(chǎng)需求，才會(huì)有企業(yè)加入，進(jìn)而推動(dòng)成本降低。”

“現(xiàn)在全世界范圍內(nèi)，氫燃料電池汽車(chē)技術(shù)走在前面的是豐田，但事實(shí)上，豐田也在‘貼錢(qián)’推廣，其真正的價(jià)格要遠(yuǎn)高于純電動(dòng)汽車(chē)，更不用說(shuō)燃油車(chē)。”陳全世也表達(dá)了類似的觀點(diǎn)，他同時(shí)指出，“豐田去年銷售的2300輛燃料電池汽車(chē)中，80%用于租賃業(yè)務(wù)，也就是說(shuō)，其性價(jià)比未達(dá)到市場(chǎng)推廣要求。”

事實(shí)上，氫燃料電池汽車(chē)成本高只是一方面，濃度為99.99%的氫氣成本也相當(dāng)高。以北京為例，其售價(jià)約為11元/m3，而這個(gè)價(jià)格顯然不適合普通消費(fèi)市場(chǎng)。閆建來(lái)表示，氫燃料電池目前的轉(zhuǎn)換效率較低，這直接造成了其使用成本過(guò)高，無(wú)法滿足大規(guī)模市場(chǎng)推廣需求。

齊志剛認(rèn)為，沒(méi)有批量化生產(chǎn)也是我國(guó)氫燃料電池汽車(chē)成本居高不下的重要原因。“目前一臺(tái)空壓機(jī)大約10萬(wàn)元，DC-DC接近10萬(wàn)元，這些關(guān)鍵輔助部件在燃料電池系統(tǒng)成本中占很大一部分，但一旦實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、批量化生產(chǎn)，成本就會(huì)下降若干倍。”齊志剛同時(shí)指出，“降低貴重金屬，如Pt催化劑的用量對(duì)降低成本也有一定的作用，雖然這不是關(guān)鍵所在，但往這個(gè)方向努力也是一種降低成本的途徑。”

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