燃料电池汽车：理想很丰满 现实仍然很骨感
时间:2017-10-26 09:57来源:中国科学报 作者:贡晓丽
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今年7月，沃尔沃汽车正式向全球媒体发出声明：从2019年开始，沃尔沃将不再生产纯内燃机驱动的汽车，只生产纯电动和混合动力汽车。“这是第一个明确声明要脱离纯内燃机车型的传统汽车制造商。”在近日举办的2017燃料电池汽车产业发展高峰论坛暨中国国际氢能及燃料电池技术应用论坛上，清华大学汽车系教授张剑波表示。
“在汽车电动化的历程中，中国的表现也非常抢眼。”张剑波说，2016年中国电动汽车的销售量占据世界销售量的一半。在中国大力推广应用新能源汽车的环境下和全球低碳环保、节能减排的共识下，氢燃料电池汽车因为能够完全实现零污染、零排放，被不少国家、车企及学者认为是“终极新能源汽车解决方案”。
当下，电动汽车销售量不断增长，燃料电池汽车的表现如何？据张剑波介绍，燃料电池汽车的主要市场在美国和日本，在大规模商业应用层面，美国、德国、日本等国家先后推出数量不等的燃料电池汽车和商用车，多以测试性质的使用、小规模示范性质商业应用为主。在我国，由于燃料电池汽车的普及需要大量加氢站、储氢站、制氢站以及庞大技术支持设施的建设，短期内难以进行大规模私人用车市场推广。“燃料电池汽车的理想很丰满，现实仍然很骨感。”
轻的是燃料，重的是产业
作为地球上最轻、最丰富的元素，氢能源被认为是取之不尽、用之不竭的终极能源，氢燃料电池也被认为是新能源汽车的终极产品。“将燃油车、锂电池车和燃料电池车相比的话，燃料电池车的优点就是续时里程长、功率大，动力性能好，燃料加注时间短，特别适合于大卡车、公交车。”中国工程院院士衣宝廉说。
但是要全部实现以上理想状态并不容易，“要提高电池性能就要在电池制备过程中添加铂金，这样耐久性提高了，但成本也随之提高了。”中国运载火箭技术研究院十五所研究员、航天新长征电动汽车技术有限公司首席专家靳殷实说。
氢源、加氢站可能面临的问题更大。“加氢站本身的技术安全性没有问题，问题是它的商业模式，成本太高，维护起来还非常耗费零部件和人力成本”。靳殷实分析指出，加氢站估算要回收成本的话大概需要几十年甚至上百年，“氢气的原材料价格不会定得太高，早期用氢量也有限，所以加氢站回收成本慢，大家的积极性就很受影响”。
而从商业模式考虑，燃料电池和锂电池有很大的不同。就进入门槛来看，燃料电池要高得多，强电系统也复杂得多。从产业链来看，燃料电池要经过很多中间环节，包括氢气制备、储存、运输、加储等等，产业链非常长。
另外，来自竞争技术，也就是纯电动汽车的迅猛发展，对燃料电池原来的设想也构成了一些冲击。无线充电、超快式充电、持续里程增加等锂电池的技术突破，似乎正在削弱燃料电池的优势。
靳殷实同时指出，每项技术都有各自的技术优势及瓶颈，燃料电池要保持优势，就要加快技术突破的步伐。目前，已有多家汽车公司对燃料电池情有独钟，将其作为终极的环境友好型汽车进行研发，“这跟准入门槛比较高有关系，如果燃料电池是将来的技术，那么传统的汽车公司可以继续独享这种垄断的利润，如果锂电池汽车大家都能做，垄断性利润就很难保证”。
福田汽车集团就联合多家科研院所，用5年时间研发出具备批量生产和商业化应用能力的原创燃料电池核心技术、整车以及配套支持设备。2017年4月上海车展，福田欧辉燃料电池大巴正式上市发售，并斩获首批订单。据了解，福田欧辉多款燃料电池大巴将于2022年服务北京—张家口冬奥会。
打造核心产业链
关于目前燃料电池技术的发展，同济大学副教授张智明认为，首先要建立自主研发的核心产业链，这样才可以大幅度降低电池的成本，“从充电管理到空压机、加湿器、管路、轻循环系统、电堆等的应用，都要有自己的技术研发”。
“促进燃料电池发展的基础设施还远远不足，政府应该做相关规划，搭建基础设施，提高加氢补贴，让企业好进入。”张智明说。
此外，制定标准，增加我国在燃料电池汽车领域的话语权；向国外的整车企业、电堆生产企业积极寻求合作，共同开发加快产业链的建设和建成等，都是积极推进燃料电池发展的措施。
“任何一个先进材料从实验室出来到小规模示范再到产业化应用都需要十年以上的时间，短时间内很难完成。”衣宝廉表示，燃料电池车要能够大规模示范，仍有很长的路要走。
衣宝廉建议，燃料电池车的可靠性和耐久性要达到要求，就要严格按照车用燃料电池的相关标准，保障使用安全。作为一种易燃易爆的危险品，它是无色无味的。但是由于氢气很轻，扩散速度非常快，向上扩散的速度是每秒20米，如果在室外很快就能扩散，危险性降低。如果在封闭的空间使用氢气，就要按照规程的要求强迫通风，要有通风装置、氢气检测装置来保证安全。
此外，专家建议，车的售价应在政府补贴以后与锂电池车和燃油车接近，还要保障充足的氢燃料供给；燃料电池生产企业和燃料电池大规模示范运营单位都应该做到有一定盈利，只有实现盈利，到“十四五”才能减少补贴，逐渐取消补贴。
迎来政策利好
燃料电池汽车作为新能源汽车的一大类型，氢能源和燃料电池技术是未来能源战略发展的重要方向之一。“这在国际上已经形成共识，在日本、欧美等国家和地区，燃料电池技术以及汽车其他相关技术的发展，正在全面展开，我国也紧随其后，制定了相应的技术路线。”北京理工大学电动车辆国家工程实验室副教授孙立清说。
“十三五”规划制定以来，国务院在《国家中长期科学技术发展规划纲要》，以及《节能与新能源汽车产业发展规划（2012~2020）》中特别对燃料电池汽车技术进行了规划和部署。
中国燃料电池汽车不断迎来政策利好，据中国电工技术学会副秘书长韩毅介绍，在《中国制造2025》《能源技术革命创新行动计划》《国家创新驱动发展战略纲要》，以及《节能与新能源汽车技术路线图》等文件中，均提出将氢能、燃料电池技术、燃料电池汽车等作为重点发展任务。
根据2017年4月工业和信息化部、国家发展改革委、科技部联合印发的《汽车产业中长期发展规划》，2020~2030 年，中国燃料电池汽车将迎来三大时间节点：2020 年，在特定地区的公共服务车辆领城进行小规模示范应用；2025 年，私人用车和公共服务用车领城批量应用，规模不低于1万辆；2030年，在私人乘用车、大型商用车领域进行规模化推广，不低于10万辆。
科技部部长万钢曾在国际研讨会上指出，氢能燃料电池目前在寿命、可靠性、使用性能上基本达到车辆使用要求，我国必须加强协同创新，加快推动氢能燃料电池产业全面发展。
“从万钢部长的讲话中不难解读出中国新能源汽车发展的一大重要趋势，即氢燃料电池汽车将成重要发展方向。”韩毅认为，“中国氢燃料电池汽车正驶入发展的快车道”。
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