氫燃料電池汽車序曲

短期難言優勢，但氫燃料電池汽車仍將駛往真正的“未來之路”

在剛剛結束的北京奧運會上，無論在奧運中心區附近，還是在馬拉松比賽現場，細心的人們會發現幾輛外形上并不起眼的上海大眾“帕薩特領馭”轎車；只有噴涂在車身側面的“FUEL CELL燃料電池轎車”標志，在不經意之中泄露出其秘密。

與傳統的由汽油發動機帶動的轎車不同，驅動這些車輛的是氫燃料電池。在這個全新的動力系統中，借助催化劑鉑（Pt），氫原子中的兩個電子被電離形成電流，并通過電機為汽車提供驅動力；同時失去電子的氫質子則穿過質子交換膜，與來自空氣的氧原子結合為水。

替代了傳統油箱的氫罐，可儲存3公斤壓縮氫氣。按照每百公里消耗1公斤計，領馭依靠這套動力系統一次即可行駛300公里。雖然這一里程仍低于傳統轎車的500多公里，但其運行速度已達到每小時140公里以上，完全可以滿足奧運會的需要。

本屆奧運會上，共有20輛這樣的轎車投入運行。據《財經》記者了解，這也是中國氫燃料電池轎車首次從實驗階段邁進商業化示范運行的大門。

進軍氫動力

實際上，這并不是燃料電池汽車與北京乃至中國的第一次“親密接觸”。

早在兩年多前，2006年6月，三輛單價為180萬美元的奔馳Citaro氫燃料電池公共汽車已駛上北京街頭。這一由聯合國開發計劃署（UNDP）、全球環境基金（GEF）和科技部共同支持的中國燃料電池公共汽車商業化示范項目，使中國成為最先開展燃料電池公共汽車示范運行的國家之一。

用氫來代替傳統的汽油，可解能源供應之困。此外，氫燃料電池產生的惟一產物只有水，更可免除溫室氣體排放的擔憂。從理論上講，氫燃料電池汽車無疑是今后汽車動力的最完美選擇。

燃料電池雖已經問世170年，但真正在商業上獲得應用，則開始于半個世紀之前美國宇航局（NASA）的空間項目。此后，尤其是上世紀70年代后，隨著石油危機的影響，人們逐漸開始考慮將其作為汽車動力加以應用。

其中的先驅，無疑就是被譽為“燃料電池之父”的加拿大科學家杰佛里巴拉德（Geoffrey Ballard）。早在1979年，他就創建了巴拉德動力系統公司（Ballard Power Systems），以推動氫燃料電池在運輸等行業的應用。

到了上世紀90年代，該公司已經開始與全球汽車巨頭之一的梅賽德斯－奔馳公司在氫燃料電池領域合作。除了公交汽車，該公司目前也已經小批量生產了60余輛A級氫燃料電池汽車F-Cell。

不只是奔馳，近年來，幾乎所有汽車巨頭都已投入到這場競賽之中。

日本本田汽車生產的FCX Clarity，作為第一輛美國政府認可達到碰撞測試標準的燃料電池車，已開始通過租賃方式開拓市場。美國通用汽車旗下的雪佛蘭Equinox氫燃料電池車型，也正在美國進行“車行道”計劃的示范運行。

此外，福特汽車的08款Fusion轎車，則創造了每小時325.535公里的氫燃料電池車時速記錄。日本豐田汽車的FCHV-adv型氫燃料電池混合動力車，也依靠一罐氫氣創造了830公里的路程記錄。就連剛剛進入國際巨頭行列的韓國現代汽車，也在美國等國家啟動了燃料電池驅動的途勝（Tucson）多功能運動轎車（SUV）的巡展。

不僅是北京奧運會，今年7月在北海道召開的八國集團首腦峰會（G8）期間，燃料電池汽車也大出風頭。豐田為峰會準備了78輛混合動力和氫燃料電池車，本田的FCX Clarity還被授予“G8領袖座駕”稱號。

在巴拉德勾畫的未來圖景中，總有一天，清潔的燃料電池汽車將成為公路上的“主角”。遺憾的是，直到今年8月2日，75歲的他在溫哥華去世時，這一夢想仍未成為現實。

成本桎梏

阻礙氫燃料電池車真正上路的最大路障，非天價成本莫屬。催化劑是燃料電池的重要組件，目前仍多采用納米級的鉑制作；由于鉑在地球上非常稀缺，因此其價格也十分高昂。

對于中國企業而言，這種挑戰是雙重的。雖然燃料電池汽車的很多材料都已實現了國產化，但中國最大的燃料電池生產企業——上海神力科技的新聞發言人金磊告訴《財經》記者，從性價比和穩定性角度考慮，包括催化劑、質子交換膜在內的很多關鍵材料，仍然要依賴進口。

更重要的是，目前燃料電池很多關鍵組件、部件的生產，都還停留在實驗室階段，其成本與已大規模工業化生產的傳統汽車相比，自然是一個天文數字。

據《財經》記者了解，目前中國一套轎車燃料電池動力系統的價格，大概在100萬元人民幣；而一套與公共汽車配套的燃料電池系統，則高達300萬元。

實際上，動力系統還僅僅是天價成本的一個組成部分，要讓這種汽車真正上路，需要投資的還很多，比如加氫站的建設等。

到底是應該先有氫燃料電池車還是先有加氫站，中國“973”高技術計劃氫能基礎研究項目首席科學家、清華大學核能與新能源技術研究院教授毛宗強對《財經》記者表示，這實際上是一個“雞與蛋”的古老命題。

對于目前的能源公司而言，石油生意仍能保持很好的盈利，并不急于投資氫這樣的新能源。

而另一方面，由于現有的傳統汽車制造技術已經基本成熟，一旦加氫站不能建設起來，就沒人會愿意冒“趴窩”的風險去買氫燃料電池車。

目前，美國、日本、德國、荷蘭、西班牙等不少國家，都已經建成或者正在建設加氫站，但整體數量仍非常有限，遠不足以支持整個傳統汽車向氫燃料電池時代的轉型。

今年7月，美國國家研究理事會（NRC）發布的一份題為《向替代運輸技術的過渡——聚焦氫》的報告中就指出，到2035年，美國需要累積為氫基礎設施投資將近1390億美元，到2050年這一數字則將增長為4150億美元。

而在中國，基礎就更為薄弱。僅在北京中關村永豐高新技術開發區和上海安亭建有兩家加氫站。這兩個加氫站分別由清華大學和同濟大學開發和運營，除了在示范運行期間向氫燃料電池車提供加氫服務，其余時間僅為清華和同濟大學在這一領域的研發服務。

同濟大學汽車學院院長，“863”節能與新能源汽車項目總體專家組成員余卓平教授在接受《財經》記者采訪時就提出設想：假如中國能在某個城市建幾十個加氫站，實現在這個城市里燃料電池車自如的加氫運行，就可以有幾萬輛車投產，成本將會降低，很快氫燃料電池車的優勢就會顯現出來。

“隨著技術的發展，中國也總要有人來破這個局。”余卓平說。

爭議中前行

伴隨氫燃料電池車的發展，氫的來源也成為爭議的焦點。

現在國內加氫站的氫，主要是由天然氣、煤等化石能源制成。在批評者看來，不能擺脫化石燃料的氫燃料電池車，當然不能標榜自己的清潔性。

不過，清華大學毛宗強教授在接受《財經》記者采訪時表示，氫的將來必將擺脫化石能源，正因為此，才考慮將氫作為未來的能源方式。

電解水制氫是出現在中學化學教科書中的實驗過程，同樣適用于產業化運用。毛宗強對《財經》記者強調，用水電制氫、核電制氫、太陽能發電制氫，甚至直接的光電解制氫和核反應堆廢熱制氫，這些方法盡管現在成本仍較高，但未來氫能的出路正是與可再生能源結合。

清華大學汽車安全與節能國家重點實驗室副主任、汽車系教授陳全世接受《財經》記者采訪時也解釋說，把用電低谷時段多余的電利用起來制氫，并不會增大電網的壓力。畢竟，與電相比，氫最大的優勢在于方便儲存和運輸。

同時，隨著技術的進步，高成本的門檻也在逐步降低。比如，采用非貴金屬材料作為催化劑的設想或許將變為現實。

日前出版的美國《科學》雜志上，澳大利亞莫納什大學（Monash University）電鍍材料科學中心的科學家就宣布，成功地用一種聚合物（PEDOT）替代了鉑催化劑。科學家用涂有PEDOT涂層的多孔材料作為電極，在實驗運轉了1500小時后，其催化效率達到了與鉑催化劑同樣的性能。

“當然，這一成功還只是在初級的實驗室階段。”雖然文章的作者詹森博士（Winther Jensen）在接受《財經》記者采訪時承認，這一技術要真正應用到燃料電池汽車上，可能還需要五年左右的時間。但隨著尋找替代品的探索繼續以及產能的不斷提升，其成本的下降或許僅僅是個時間問題。

盡管氫燃料電池車能夠解決未來能源和環境的多重問題，但普遍的共識是，這一新動力車型距離商業化生產還有相當的距離。美國國家研究理事會在上述報告中就預測，氫燃料電池車數量的顯著增長，至少要到2015年。

據《財經》記者了解，2015年到2020年，也是行業內基本達成共識的氫燃料電池車實現量產的時間。

而在氫燃料電池車還沒有形成優勢的過渡時期內，汽車行業或許仍將會呈現出一個多元的動力系統時代。其中最為典型的，就是混合動力（油-電）技術，因為技術上的跨度較小，如進行批量生產后其成本可以有效地控制。

當然，這種技術的節能，也有著很大的局限性。余卓平就對《財經》記者解釋說，只有面對走走停停的城市路況，混合動力車的節能優勢才能得以體現；而對于一直在行駛速度、發動機轉速均比較合適的工況下運行的汽車，混合動力系統就難以發揮效用。

因此，對于中國而言，如何在產業化無法突飛猛進的前提下，保持住中國在燃料電池汽車方面的競爭力，從而為“氫經濟時代”的到來真正做好準備，無論對于政府還是企業而言，都將是一個宏大的命題。

畢竟，在很多業內人士看來，在現任科技部部長萬鋼的推動之下，中國一直在將以氫燃料電池為代表的新能源汽車，作為中國邁入汽車核心技術先進的突破口。

盡快推動燃料電池汽車在中國的示范運行，無疑有著極為重要的意義。在清華大學汽車系教授陳全世看來，發現問題再尋求解決，正是示范運行的意義所在。

比如，同在奧運期間開始的氫燃料電池公共汽車在北京的示范運行中，就出現了散熱不足、雨水滲漏等問題。除了高溫散熱問題，現在國產的氫燃料電池車的耐低溫工作能力往往只有零下5攝氏度到零下10攝氏度，氫燃料電池車也注定將面臨北京嚴冬的考驗。

中國科技部發展計劃司副司長秦勇在接受《財經》記者采訪時也強調，在北京奧運會結束之后，中國仍將積極推進新能源汽車產業化步伐，其中就包括燃料電池汽車；同時，也會推動中央和地方制定相關的優惠和激勵措施。■