什么是氢燃料电池汽车 氢燃料电池汽车发展正面临哪些挑战

最近氢燃料电池汽车似乎又一次“火”了起来。上汽大通、北汽福田等多家企业纷纷高调开启氢燃料电池汽车战略，通用、丰田等国际车企也在近期对氢燃料电池汽车战略发声。有读者朋友问：氢动力汽车说了这么多年，那么氢燃料电池汽车目前发展到什么阶段了？我们已经有电动汽车了，为什么还要用氢能源呢？目前氢燃料电池汽车发展又有哪些机遇与挑战？日前，中国通用技术集团中国汽车工程研究院股份有限公司（以下简称“中国汽研”）在重庆启动了国内首个国家氢能动力质量监督检验中心的建设。搜狐汽车・E电园受邀参会的同时，也借此机会与中国汽研新能源汽车中心副主任邓波、长安新能源汽车科技有限公司副总经理周安健进行了深度交流，让我们和两位企业专家一起走进“氢能世界”。・ 什么是氢燃料电池汽车 我们为何要发展氢燃料电池汽车？我们知道，全球各国目前都在积极发展新能源汽车，新能源汽车主要的发展方向有混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车。而氢燃料电池汽车，是燃料电池汽车中的一种。以氢气/液态氢为燃料，通过燃料电池将化学能转换为电能，再经过电机，为车辆提供动力。那么我国为何要发展氢燃料电池汽车呢？综合多方数据，我们得出如下理由：1. 氢燃料来源广泛，工业副产氢、水电产氢是目前的主要工艺，且我国我国拥有非常庞大的副产氢气资源，在制氢总产量规模、氢气提纯、液态储氢方面处于世界领先地位。可以更好优化我国能源结构、保障能源安全。2. 氢能源更为环保、节能，车辆在行驶过程中的副产物只有水；氢燃料汽车行驶过程中产生的噪音也较小。3. 能量转换效率更高，氢燃料电池发电效率可达40-60%，是普通内燃机热效率的2-3倍4. 续航里程过关、补能时间短，以日本丰田Mirai(参数|图片)氢燃料电池汽车举例，其续航里程可达500km，次加注时间仅需3-5分钟，而且具有零下30度快速启动能力。5. 氢燃料的安全性高于汽油，根据美国知名物理学家Amory B. Lovins的研究表明，氢气的扩散程度是汽油烟雾的12倍，泄漏的氢气会迅速扩散，远离源头。Amory实验还显示，点燃的氢气会形成不发光的火焰，燃烧时的温度比汽油低7%。6.?目前氢能利用（不止是汽车）已经成为中国重要的发展方向之一，而汽车作为主要的载体，带着氢能源频繁地进入了人们的实现生活之中，其实氢能源也在潜艇、轮船乃至航天航空方面有很大应用潜力。・ 氢燃料电池汽车发展正面临哪些挑战？虽然氢燃料电池汽车发展有诸多利好，但我们也必须承认，这一行业的发展仍有较大的提升空间。我们也与邓波探讨了关于氢燃料电池汽车目前面临的挑战。1. 核心技术与国外有一定差距燃料电池系统包括电堆、供氢系统、进气系统、冷却系统、加注系统、控制系统等，但在关键零部件、关键材料等方面与国外企业相比仍有差距，比如核心部件电堆，丰田、本田、现代等世界知名整车企业、博世(收购Power Cell S3电堆技术 )、加拿大巴拉德（大洋电机入股，国内建有合资公司）等知名零部件企业均在电堆开发制造和应用上有不错的表现。国内企业相比海外企业目前主要差距在可靠性、一致性与成本上。1.1可靠性与一致性我们还是以电堆举例，目前国内多数在售产品的验证时间、行驶工况尚需进一步验证，较难做到单堆与整车质保一致(耐久性一般在3000-5000小时之间)，而国外产品行驶里程、极端工况的耐久性在数据上有报道可达10000小时以上。邓波给我们举了个例子：我们的企业和外国企业在技术方面就像长短跑。外国的企业可以既好又持久，像是长跑选手；国内的企业们起步和加速能力快，但持久力需要验证，更像短跑运动员。但对于商业公司来说，选择前者还是后者，一目了然。1.2成本成本方面，目前燃料电池系统占整车成本50%左右，而电堆成本又接近电池系统的50%，其中质子交换膜、铂催化剂等原材料都造价不菲。由于部分关键材料需要进口，从国外卖到中国，价格会有很大上涨（搜狐汽车・E电园注意到，一些进口零部件进口价格可能是海外市场价格的翻倍）。这也说明了国产核心零部件的重要性。此此外，根据数据统计，目前一个电堆售价可达1万-2万元/kW。一台氢能公交车要50-60kW，重卡则需80kW以上，一辆氢能公交车价格动辄两百万元往上，质保也未必能达到要求（一般要求8年质保）。总的来说，核心技术方面，我们还有很长的路要走，邓波表示：目前我们的行业正处于一个以市场换成本的阶段――通过先期政府支持上马，加强研究，等待3-5年后技术的进步、成本的下降，再对此前较高的投入进行弥补平衡。2. 使用场景与车辆类型有局限目前国内现有燃料电池车大多为商用车（专用车和客车），一方面目前市场对乘用车技术和成本、配套设施的要求更高（就算是丰田Mirai，其价格、能源补充站分布、后备厢空间等方面表现也都不尽如人意）；另一方面国内燃料电池车处于政策扶持阶段，专用车和客车面向特定场景（如园区、港口）和特定路线（如公共交通），符合政策试点推广的需求，对基础设施要求也相对较低。3. 产业链与基础设施不完备目前国内氢气主要用于工业生产，交通上用氢燃料几乎可以忽略不计。目前小规模储运不成问题，但是氢气规模化输送还不成熟，加氢站数量较少，需解决提高氢气储运技术、降低使用成本等问题。・ 现场交流的其他重要内容刚刚我们简单介绍了什么是氢燃料电池汽车、我国发展氢燃料电池汽车的原因与目前发展氢燃料电池汽车面临的挑战，但这些目前还只是较为基础的信息，我们在现场也有更多的收获，但单作为一个主题来聊有些支撑不起内容，于是我们将更多重点内容汇总成点列在下方，让我们一起看看两位专家还聊了什么。a. 中国政府对氢能产业扶持力度加大其实从08年奥运会氢能源汽车被规模化应用至今，氢能汽车发展已经经历十余年了，热度也一波接着一波，但更多是“资本的狂欢”。在邓波看来，随着国家不断加强支持与影响，氢能源也将迎来实质性进展，值得一提的一个要素是，目前能源局已经将“氢”作为能源管理，而非此前的“危化品”。此外，周安健也提到，国家开展氢燃料电池汽车示范计划后，在多个城市开启千辆规模的营运项目。根据国家部委规划，中国将在2020年实现5000辆级规模在特定地区公共服务用车领域的示范应用，建成100座加氢站；2025年实现五万辆规模的应用，建成300座加氢站；2030年实现百万辆燃料电池汽车的商业化应用，建成1000座加氢站。b. 氢能源乘用车大规模商业化或将等到2025年以后周安健表示，一个产品只有高质量、大规模、低成本才会有企业愿意投入研发，目前氢燃料电池汽车规模化与产业链建设仍有较大发展空间，一台长安新能源氢动力CS75的成本就要百万元，氢燃料电池汽车大规模商业化时间节点或将等到2025年以后。中国汽车工业协会发布的销量统计数据显示，今年上半年燃料电池汽车产销分别完成390辆和403辆，同比分别下降66.5%和63.4%，同比跌幅巨大，绝对值也小的有些“可怜”。乘联会秘书长崔东树表示：目前氢燃料客车市场主要是由地方政府的补贴政策拉动，市场表现如何主要是看地方政策的补贴力度。此外，目前在国内外团队在做氢燃料电池汽车成本计算模型时，成本下降的拐点通常在1万辆左右，最终成本预计都会以50万辆以上级别进行计算，这样的数据很明显是对未来做出的相关预测。c. 我们电动汽车发展这么好为什么还要发展氢燃料电池汽车？电动汽车市场方兴未艾，我们如今又要高举大旗走向不成熟的氢燃料电池汽车市场，这是为什么？氢能源最终也是用电能驱动车辆，相比直接发电，用氢燃料发电是不是“多此一举”？面对我们尖锐的问题，邓波的回复也比较坦然。1.?如上文所说，氢能源动力不仅应用在汽车上，像潜艇、轮船采用氢能动力也大有可为。国家有一定的战略倾斜。2. 从应用场景看，电动汽车的电池是个“刺儿头”。对于商用车来讲，尤其是重卡，叠加的电池重量不仅成本高、能耗高，续航效果与真正可实现的扭矩也并不乐观。纯电动车能源补充形式也是个问题，虽然目前电动车车企在逐步探索换电与车电分离，但电池标准不统一的问题难以解决，高昂的成本很难让企业们持续性地“百花齐放”。3. 氢能源比纯电动汽车有更好的适应力，无论是温度还是路况，氢能源不会像电动汽车一样因为天气等因素快速衰减。4. 氢能源与纯电动都在探索的过程中，并非谁一定会替代谁。目前政府也是双线发展，致力在双循环体系下找到汽车产业发展、新能源产业发展的最佳突破口。写在最后：在与邓波、周安健交流后笔者认识到，目前氢燃料电池汽车确实有较大发展空间，核心技术也需要国家更多的支持，但新能源汽车是未来发展的必然方向，氢燃料在一定程度上有其特殊意义与必要性（如氢燃料载具、快速的能源补充速度、更高的安全性等）。此次中国汽研启动氢能动力质量监督检验中心项目建设，也将在两年后竣工。在邓波看来，政府今年是要“动真格”的了，他表示：“作为一家公司，在履行社会责任的同时，我们也有生产经营、创造价值的义务，相信两年后的氢燃料电池汽车市场会更好。”