燃料電池汽車：未過技術(shù)關(guān) 休談商業(yè)化

作為公認(rèn)的最清潔的新能源汽車，氫燃料電池汽車被寄予厚望，各方都在期待其能帶領(lǐng)汽車行業(yè)真正進(jìn)入無污染的新能源汽車時代。然而，氫燃料電池汽車的技術(shù)瓶頸卻成為其商業(yè)化進(jìn)程中的最大掣肘。當(dāng)前，氫燃料電池汽車技術(shù)是否成熟到可以滿足市場需求，安全性是否符合市場化推廣條件，綜合經(jīng)濟(jì)性是否比得上純電動汽車……氫燃料汽車領(lǐng)域存在太多不確定因素。正如中國汽車工程學(xué)會理事長付于武所言，從全球范圍來看，氫燃料電池汽車技術(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。

■乘用車領(lǐng)域尚無成熟產(chǎn)品

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

中國工程院院士、中國科學(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)模市場推廣，仍需要滿足幾個基本條件，他解釋說：“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;二是通過基本的安全規(guī)范，即通過結(jié)構(gòu)、電和氫安全的檢測;三是售價在扣除政府補(bǔ)貼后，與鋰電池汽車和燃油汽車接近，或稍貴一點(diǎn);四是有充足的廉價氫燃料供給，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，燃料電池車生產(chǎn)企業(yè)和燃料電池車大規(guī)模示范運(yùn)營單位均能盈利。”在這些方面，我國氫燃料電池汽車均有待提升，尤其是乘用車領(lǐng)域。

清華大學(xué)汽車工程系教授陳全世告訴《中國汽車報》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)沒有重大突破前，不宜進(jìn)行大規(guī)模市場推廣。”中國汽車工程學(xué)會副秘書長閆建來也認(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)還沒有突破，用白金做催化劑，太‘嬌嫩’了，對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)模市場推廣。”閆建來說。

“在技術(shù)方面，之前我們的積累并不夠，現(xiàn)在國內(nèi)有幾家企業(yè)已經(jīng)有了規(guī)劃，但仍需要一個漫長的過程。”全國燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會秘書長盧琛鈺在接受《中國汽車報》采訪時表示。

■壽命短制約商業(yè)化進(jìn)程

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

不過，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，由于氫氣燃料密度遠(yuǎn)低于空氣，會迅速上升擴(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，危險程度要遠(yuǎn)大于氫氣。”衣寶廉說，“氫燃料電池汽車的碰撞安全性能也完全有保障，能夠滿足和符合國家碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)。”

新研氫能源科技有限公司CTO、IEC國際標(biāo)準(zhǔn)召集人齊志剛介紹，目前，我國在氫燃料電池技術(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)，電堆性能不低于國外產(chǎn)品;億華通在整車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。

使用壽命短是阻礙燃料電池汽車市場化進(jìn)程的另一個重要因素。“如上汽榮威950燃料電池汽車?yán)塾?jì)運(yùn)行時間據(jù)說在3000小時左右，離實(shí)際應(yīng)用所需的5000小時還有較大差距;在客車方面，國際上有幾輛車已經(jīng)達(dá)到了美國能源部要求的2.5萬小時，但國內(nèi)剛開始示范運(yùn)行，還沒有相關(guān)數(shù)據(jù)，需要運(yùn)行幾年以后才會有結(jié)果。據(jù)我了解，目前國內(nèi)氫燃料電池客車壽命遠(yuǎn)低于這個數(shù)值，應(yīng)該和上汽乘用車的3000小時差不多。”齊志剛告訴記者。

陳全世強(qiáng)調(diào)，在電池壽命達(dá)到1萬小時之前，不宜進(jìn)行大規(guī)模市場推廣。“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，但這僅是試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在現(xiàn)實(shí)中，對環(huán)境、溫度、濕度無法控制，氫燃料電池的壽命會大打折扣。”陳全世說，“事實(shí)上，即使壽命達(dá)到5000小時，一輛公交車以一天運(yùn)營15小時計(jì)算，也僅能運(yùn)營不到一年的時間，這樣的壽命根本不足以支撐產(chǎn)品的商業(yè)化運(yùn)營。”

■降低成本還有較大空間

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

豐田汽車在美國面向市場推出的氫燃料電池乘用車，售價約為30萬元人民幣，而我國最好的同級別車型至少要百萬元。對此，盧琛鈺有理性的認(rèn)識：“可以說，豐田在用企業(yè)的力量賠錢進(jìn)行市場推廣。”他表示，國內(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)前市場需求沒有出現(xiàn)，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈各端都未發(fā)力，尤其是車輛本身，一些材料、部件多為進(jìn)口，這是推高車輛成本的最直接原因。“汽車產(chǎn)業(yè)是規(guī)模經(jīng)濟(jì)，氫燃料電池汽車也是其中一種，其產(chǎn)業(yè)鏈更長，只有形成一定規(guī)模和市場需求，才會有企業(yè)加入，進(jìn)而推動成本降低。”

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

事實(shí)上，氫燃料電池汽車成本高只是一方面，濃度為99.99%的氫氣成本也相當(dāng)高。以北京為例，其售價約為11元/m3，而這個價格顯然不適合普通消費(fèi)市場。閆建來表示，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高，無法滿足大規(guī)模市場推廣需求。

齊志剛認(rèn)為，沒有批量化生產(chǎn)也是我國氫燃料電池汽車成本居高不下的重要原因。“目前一臺空壓機(jī)大約10萬元，DC-DC接近10萬元，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)自動化、批量化生產(chǎn)，成本就會下降若干倍。”齊志剛同時指出，“降低貴重金屬，如Pt催化劑的用量對降低成本也有一定的作用，雖然這不是關(guān)鍵所在，但往這個方向努力也是一種降低成本的途徑。”