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机遇与挑战并存！车用氢燃料电池的破局点在哪里？

时间:2019-06-05 09:08来源:新能源观察 作者:综合报道
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       说到汽车的百年发展史，汽车的动力源，一直都是广大学者的重要研究对象，从汽油、天然气、到锂电池，再到甲醇、氢燃料……驱动汽车前进的动力来源正朝着节能、高效的方向发展。但新能源的技术线路之争却从未停止。正当众人以为纯电动即汽车未来发展方向时，氢燃料电池市场却迎来了大幅升温，仅2018年，氢燃料电池产业相关投资及规划资金，就已超过850亿元，面对这个挑战与机遇并存的全新万亿级别的市场，如何破局，也被各大车企提上了首要议程。
 
       什么是燃料电池？它的优势何在？ 
 
       实际上，氢燃料电池就是将氢气和氧气的化学反应，直接转换成电能的发电装置。其基本原理就是大家熟知是“电解水”的逆反应，通过把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极，并通过产生的化学反应，生成水，释放部分热量并发电。 
 
       首先，燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧（汽、柴油）或储能（蓄电池）方式来驱动车辆，燃烧会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述，燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的（光伏电池板、风能发电等），整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。 
 
       其次，燃料电池运行过程十分安静，噪声大约只有55dB，相当于人们正常交谈的水平。这使得燃料电池适合于室内安装，或是在室外对噪声有限制的地方。
 
       最后，燃料电池的发电效率可以达到50%以上，这是由燃料电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能（发电机）的中间变换。
 
       因此，如果可以把这套系统放到车里面去，利用氢的化学反应产生电量，并驱动轮毂电机，共同来推动汽车的运动，那么，氢燃料电池简直就可以称为汽车能源的终极解决方案了！
 
       研发投放阶段已完成？哪家车企走在前列？
 
       实际上，从日韩、北美、等发达国家和地区的燃料电池汽车发展现状看，一些公司甚至都已经完成了燃料电池汽车的基本性能研发阶段，并解决了若干关键技术问题，其整车性能、可靠性、寿命和环境适应性等各方面均已基本达到了和传统汽油车相媲美的水平。 
 
       早在1996年，丰田就研发出了一辆质子交换膜燃料电池汽车。作为该领域的先行者，丰田汽车共申请了15867件与燃料电池相关的专利，并位居首位，如果再加上与丰田渊源深厚的爱信精机和电装，丰田体系的公司将48.6%的技术垄断在自己的手中。 
 
       2014年12月，丰田燃料电池汽车MIRAI在日本上市。并于18年开始量产，丰田在2008年最初立项开始，预计MIRAI售价人民币600万元，直至2014年丰田MIRAL正式推出时，售价已经降至43.5万元，而实际上，除去日本政府的补贴，日本消费者只需支付约521万日元(约合人民币31.3万元）。
 
       如此显著的大幅降本，究其原因，可归结为企业量产规模扩大、混合动力系统大规模应用、系统简化等促进FCV成本下降。但也能看出丰田在该领域的强大实力。  
 
       作为美国数一数二的汽车公司，通用汽车在1990年即开始研发燃料电池在汽车方面的应用。通用公司在燃料电池汽车技术的三大核心技术方面，专利量均在全球排名靠前，其核心专利均布在燃料电池技术与燃料电池系统关键技术领域内，其中涉及热管理系统、气体通道、燃料供给、催化剂、膜电极、电解质、质子交换膜以及动力控制。 
 
       2018年1月，通用汽车公司宣布，将推出首个具有自主功能的SURUS军用无人驾驶燃料电池车辆通用底盘平台，配有通用汽车最新的Hydrotec燃料电池自主系统和卡车底盘组件，能够提供高性能以及零排放的推进力。凭借两款先进的电动驱动单元，四轮转向系统和锂离子电池系统，可以提供645km航程能力。 
 
       除此之外，本田，现代等日韩车企，也相继推出了自己的氢燃料电池汽车产品，与这些一流企业相比，国内企业不管是财力还是技术层面，明显处于劣势状态，而造成这种劣势的原因，很大层面上，是国内企业主要发展中下游技术，氢燃料电池产业链不能完整闭合导致的。
       国内产业链难以形成，氢燃料电池的破局点在哪里？
 
       今年3月底，国家多部委联合发布《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》明确指出，过渡期后，不再对新能源汽车给予购置补贴，然而在最新的补贴政策调整中，燃料电池汽车的补贴政策却没有变化。甚至不少地方出台的相关扶持政策还有所加码。同时，氢能源今年首次写入了政府工作报告，这些信号都势必加快推动氢能产业的发展。有了政府的大力扶植，为何氢燃料汽车的市场占有率仍旧低下呢？在我看来，氢燃料电池还面临三个方面的挑战。
 
       首先是标准类。目前在储氢系统这块70Mpa的氢系统标准气体，物流领域应用氢气的标准，还有燃料电池整车的相关标准都亟待完善。
 
       其次是资源类。燃料电池汽车的利用肯定离不开加氢站的投资跟运营。目前加氢站无论是在审批和用地上都有极大压力，还有很多需要明确和优化的地方。
 
       另外是自主开发的零部件，需要把成本在2025年下降80%，最关键的是实现燃料电池系统的关键零部件的自主开发和国产化。最后是政策导向的市场压力，现在氢原料电池产业是一个补贴驱动的市场，在没有补贴或者补贴退坡以后，企业将面临很大的压力。
 
       此外，由于氢燃料不能直接从自然界获取，需要人工制造。常用的制氢方法有化石燃料催化制氢、工业副产物制氢、生物制氢及太阳能制氢等，但效果都不理想，设备复杂，投资大。当然，氢气能通过电解水获得，但能耗高。工业制氢尚无最佳方案，仍然有待研发。尽管我国目前石油、钢铁等产业规模很大，但这些产业的副产氢在产业里所占比例非常小，在氢能社会中，这些产量是远远不够的。”制氢、运氢、储氢、加氢整个过程，都需要时间来构建完整的产业链。
 
       尽管国内燃料电池汽车产业正在逐步成熟，但与发达国家相比，我们国家的燃料电池核心材料、部件水平、整体寿命还有一定的差距，低成本燃料电池发展主要受制于低铂、超低铂的催化剂和膜电极，就是第二代、第三代的催化剂、膜电极，基础问题和科学问题都需要解决。
 
       因此，想要在氢燃料电池领域找到一个完美的破局点，企业需要投入大规模的人力和财力，进行技术攻关，并通过各方资本，通过引进高新技术，来全面完善自身的“硬实力”，而不是利用当下氢燃料的高热度，资本市场的高度看好和政府的大力扶持补贴，想挣点“快钱”，要杜绝补贴落后产能，从重打击骗补行为，引导社会资本积极合理地进入包括燃料电池在内的新能源领域，这样才能培育出我们自己的燃料电池车企与产业。
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 动力电池 新能源汽车 车用氢燃料电池
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