氫燃料電池技術備受熱捧

“前不久，張家口交付了49輛氫燃料電池公交車。下一步，張家口市計劃結合2022年冬奧會，將相當比例的公交車替換為氫燃料電池客車。”

日前，在清華大學召開的氫能產業發展創新論壇上，北汽集團總經理張夕勇透露，面向2022年北京冬奧會，北汽正在開發續駛里程超過450 km的第四代氫燃料電池客車，以及續航里程超過350 km的第二代氫燃料電池物流車。

與之相關的另一則新聞是，《日本經濟新聞》報道稱，日產宣布暫停與戴姆勒及福特合作開發燃料電池車的計劃，將力量集中于發展電動汽車。曾經備受熱捧的氫燃料電池技術，在其大本營日本遭遇了發展瓶頸。

氫燃料電池車的逐步發力，會對發展勢頭正火的電動汽車形成威脅嗎？為何氫燃料電池汽車在國外會被“拋棄”？它在商業化應用中又遭遇了哪些“攔路虎”？

并非替代 燃料汽車可補電動汽車短板

我國從2009年開始推廣新能源汽車，截至2017年底，中國累計推廣新能源汽車超180萬輛，已成全球新能源汽車推廣量最大的國家。如同純電動汽車一樣，氫燃料電池車也屬于新能源汽車，目前只處于示范運營階段。燃料電池包括但不限于氫燃料、甲烷燃料、甲醇燃料電池等，當前行業普遍認可的是質子交換膜氫燃料電池。

值得注意的是，燃料電池也不是新晉“網紅”，早在20世紀60年代，堿性燃料電池就被用于宇宙飛船和登月飛行。而在國內，2006年，北汽福田和清華大學、億華通科技公司組建了聯合研發團隊，承擔了“國家863計劃”氫燃料電池客車研發工作，2年后成功推出第一代氫燃料電池客車，服務于2008年北京奧運會。

為何在電動車已成主流技術路線時，重提發展燃料電池汽車？業內普遍認為，電動汽車存在充電耗時長、續航里程短的短板，而燃料電池車輛適合應用在重載、長途交通領域，正好彌補電動汽車的不足。

“從長遠來看，氫燃料是汽車能源的一種終極解決方案，我國對氫燃料電池車的研發一直沒有停頓。”中國電動汽車百人會理事長陳清泰說，氫能的開發利用中，難度最大、最典型的應用場景就是氫燃料電池汽車，把它作為氫能利用的技術突破口是很好的選擇。

在陳清泰看來，氫燃料汽車與純電動汽車并非替代關系，這兩種新能源汽車都能實現零排放，且在不同的應用場景中各有所長，兩者將實現并行發展，不可顧此失彼。

那么，純電動汽車與氫燃料電池汽車在成本優勢上，誰會更勝一籌？中科院院士、清華大學教授歐陽明高坦言，續航里程在500 km以內，氫燃料電池轎車沒有成本優勢；續航里程在100 km以上，氫燃料電池商用車就具備成本優勢。因此，鋰離子電池系統更適合替代汽油機，氫燃料電池系統更適合替代柴油機。

前景可觀 技術與成本掣肘商業化

近年來，氫燃料汽車在全球范圍內發展迅速。國際氫能委員會在2017年11月發布的《氫能源未來發展趨勢調研報告》顯示，到2050年，氫能源需求將是目前的10倍。預計到2030年，全球燃料電池乘用車將達到1 000萬～1 500萬輛。

中國《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》提出，要系統推進燃料電池汽車研發與產業化，到2020年，實現燃料電池汽車批量生產和規模化示范應用。《節能與新能源汽車技術路線圖》則明確了時間表，到2020年、2025年和2030年，中國燃料電池汽車的發展目標分別為5 000輛、5萬輛以及百萬輛。

陳清泰表示，2017年，全國燃料電池商用車的產量達到1 226輛，燃料電池電動車開始進入試運行階段。可喜的是，中國大型能源公司開始高調進入，紛紛將氫能納入發展戰略，加大對氫能技術的研發投入，氫燃料電池相關零部件和專業性公司也在快速增長。

中國氫燃料電池汽車領域在快速發展的同時，也暴露出一系列問題。全國政協副主席、中國科協主席萬鋼指出，燃料電池汽車的商業化、產業化滯后，特別是產業生態和市場還沒有建立，具體來說有幾個比較顯著的問題：國內氫燃料汽車部分關鍵技術難題久攻不下，且與國外差距明顯；產業化、商業化進度顯著落后。此外，產業鏈較薄弱，工程化能力不足，企業主體作用缺失；制氫、供氫和加氫的系統較落后，造成氫成本劇增；技術標準、檢測體系嚴重滯后等。

但涉及氫燃料電池汽車的商業化，張夕勇直言要闖過“三道關”，首先是技術關。目前氫燃料電池汽車的電堆體積功率密度、低溫性能、氣瓶壓力等核心指標還有很大提升空間。質子交換膜、雙極板、高壓氣瓶等核心部件，從目前領先和追趕的企業指標上就能看出差距。

“目前氫燃料電池汽車的發展階段，與10年前的純電動汽車的發展階段基本相似。”張夕勇說，第二關是成本關。從材料購置成本和使用成本的角度來看，氫燃料電池汽車都高于純電動汽車，更無法和傳統燃油汽車競爭。

第三關則是商業模式，即場景關。“氫燃料電池汽車在300 km以上長續航里程的使用場景更具優勢。從制氫、儲備、加注來看，在制氫場所100 km內集中布局加氫站比較科學合理。”張夕勇稱，氫燃料電池車更適合用于中遠途和小范圍物流，如公交車、班車、擺渡車、出租車等。

目前，我國運營的加氫基礎設施約有12座。中國工程院院士干勇認為，雖然我國加氫站當前規模較小，但已暴露出一些問題。我國加氫站尚無法按照國際標準實現3～5 min快速加氫，達不到商業化運營標準；壓縮機、加氫機等關鍵設備選型追求低價，無法滿足長期連續可靠運營要求。

打通“堵點” 構建氫能產業生態系統

從頂層設計到規格，燃料電池汽車從來沒有輸給純電動和插電式混動2類新能源汽車，在政策加持下，資本正在涌入氫燃料電池車市場。當國外車企在燃料電池面前打退堂鼓時，國內車企卻在加大研發力度。

“從運用期向產業化轉型是一個十分艱難的過程，一些發達國家和跨國公司對此已經做了長期的努力，有的半途退出了，我國企業對此要有充分的準備。”陳清泰提醒。

顯然，要構建氫能產業的生態系統，專家們直陳的問題怎么也繞不開，需要政府、企業、研究機構等多方共同努力。氫能產業較為復雜，要充分發揮體制優勢。氫能的應用牽扯到一系列的綜合技術，從材料到運輸、加氫，乃至最后運行的全生命周期，需要一個清晰的操作路徑，國家頂層設計尤為重要。

在業界專家看來，破解對氫氣燃料電池車的恐慌和技術難題只是時間問題。為加速氫燃料電池汽車的發展，張夕勇建議，可通過組建產業聯盟，設立專項基金，支持基礎共性技術和核心關鍵技術研究。

“綜合考慮氫能和氫燃料電池汽車在全生命周期的能源效率、減排效果，利用補貼、稅收、碳交易等政策杠桿，支持加快推廣氫燃料電池汽車。”張夕勇建議，選擇一批城市開展氫燃料電池汽車的推廣試點，從細分市場確定商業推廣、加氫設施建設等方面，從政策引導、推廣規劃、推廣運營補貼等方面加強引導和支持。