淺談汽車燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新研究

裴冠茹，周鵬飛

（北京億華通科技股份有限公司，北京 100192）

淺談汽車燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新研究

裴冠茹，周鵬飛

（北京億華通科技股份有限公司，北京 100192）

燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的修訂作為規(guī)范燃料電池技術(shù)，引導(dǎo)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展走向的重要工作，需要先期開展。通過(guò)對(duì)燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀的介紹，并對(duì)國(guó)內(nèi)外目前在燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作方面的動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析，總結(jié)出中國(guó)燃料電池汽車企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)化路線及工作方案，為開展燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化工作提供參考。

燃料電池；標(biāo)準(zhǔn)化；創(chuàng)新；企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系

綠色能源、低排放經(jīng)濟(jì)與應(yīng)對(duì)氣候變化，使得全球主要汽車大國(guó)將大力發(fā)展電動(dòng)汽車作為應(yīng)對(duì)能源危機(jī)、環(huán)境危機(jī)的重大戰(zhàn)略措施。在眾多的新能源汽車中，燃料電池汽車是一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)燃油的完全替代，并可以作為“零排放”、高效率、燃料來(lái)源廣、可再生能源等優(yōu)勢(shì)而被認(rèn)為是將來(lái)汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向，是解決全球能源問(wèn)題、厄爾尼洛問(wèn)題的方案之一。燃料電池技術(shù)，即結(jié)合電化學(xué)反應(yīng)方程，轉(zhuǎn)變空氣氧化劑、氫氣燃料的化學(xué)能為電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。

從上述能量轉(zhuǎn)換進(jìn)程來(lái)看，其并未涉及到燃料燃燒，且不會(huì)有污染物、噪聲等出現(xiàn)，化學(xué)反應(yīng)的生產(chǎn)物僅有水，系統(tǒng)效率比內(nèi)燃機(jī)燃燒高2～2.5倍，只要能無(wú)障礙的保障氫能源的供給，燃料電池將會(huì)一直發(fā)電，就像發(fā)電機(jī)一樣輸出電力，是新能源汽車的最高效的動(dòng)力［1］?！吨袊?guó)制造2025》報(bào)告中，高調(diào)指出“燃料電池將在2020年在汽車行業(yè)達(dá)到萬(wàn)輛級(jí)的應(yīng)用”，這對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容性、性能可靠性、耐久性提出更嚴(yán)格的要求。因此，在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)得以產(chǎn)業(yè)化之前，首先需完成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作。通過(guò)這一標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用，以便于對(duì)市場(chǎng)、產(chǎn)品發(fā)展等提供指導(dǎo)，確保日后該產(chǎn)業(yè)得以高效、迅速而又穩(wěn)定的發(fā)展。目前，這已成為亟待開展、且任務(wù)較為繁重的一項(xiàng)工作。

1 燃料電池技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

1.1 國(guó)外燃料電池發(fā)展?fàn)顩r

20世紀(jì)70-80年代，全球汽車產(chǎn)業(yè)大國(guó)對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)極為關(guān)注，但因科技、技術(shù)等諸多條件的限制，阻礙了這一技術(shù)發(fā)展，且逐步被邊緣化。

不過(guò)，由于目前礦產(chǎn)資源和污染問(wèn)題等日益突出，新能源領(lǐng)域的發(fā)展也遭遇瓶頸，并且，隨著燃料發(fā)動(dòng)機(jī)水平的不斷提升，全球汽車大國(guó)、研究所和企業(yè)對(duì)燃料電池技術(shù)發(fā)展進(jìn)入更充分的研究。TOYOTA、BMW兩大公司即通過(guò)共享燃料電池技術(shù)專利，對(duì)燃料電池汽車開展了相關(guān)研究工作，且二者合作完成的試驗(yàn)樣車也在2015年被順利推出，并策劃于5年后進(jìn)行批量生產(chǎn)；Damiler集團(tuán)、Ford集團(tuán)、日產(chǎn)汽車也確定開展戰(zhàn)略合作，共同研發(fā)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)及應(yīng)用車，并策劃2018年推出樣車。具體如圖1所示。

1.2 國(guó)內(nèi)燃料電池發(fā)展?fàn)顩r

北京億華通科技股份有限公司在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)從事研發(fā)工作超過(guò)10年，在2008年即與包括神力、新源動(dòng)力以及大連化學(xué)物理研究所等開展燃料電池低溫啟動(dòng)方面的研究，目前與福田、宇通、四方、北汽等汽車廠共同開發(fā)，開始燃料電池客車、汽車的示范使用。具體對(duì)比數(shù)據(jù)見表1、表2。

圖1 國(guó)外的燃料電池汽車

表1 國(guó)內(nèi)外燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)比較［2］

表2 國(guó)內(nèi)外燃料電池轎車比較 ［2］

2 燃料電池標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展?fàn)顩r

當(dāng)前，主要由IEC/TC105（即IRC燃料電池技術(shù)委員會(huì)）負(fù)責(zé)此類發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，IEC/TC105的主席是由來(lái)自日本HITACHI公司的中野博士擔(dān)任，在德國(guó)設(shè)立秘書處由來(lái)自漢堡大學(xué)的Wolfgang Winkler教授擔(dān)任秘書，其中，Charler Jacquemart博士擔(dān)任IEC中國(guó)辦負(fù)責(zé)人聯(lián)絡(luò)人。該委員會(huì)的工作小組共有12個(gè)，具體負(fù)責(zé)燃料電池模塊，包括輔助、驅(qū)動(dòng)動(dòng)力燃料電池在內(nèi)的運(yùn)輸用燃料電池、便攜式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)和微型燃料電池系統(tǒng)等方面的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)工作。目前，IEC/TC105在全球范圍內(nèi)發(fā)布實(shí)施了20多份標(biāo)準(zhǔn)，具體標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)分布如圖2所示。

圖2 燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系

全國(guó)燃料電池及液流電池標(biāo)委會(huì)即該委員會(huì)在中國(guó)的對(duì)口技術(shù)委員會(huì)。2008年，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)正式批準(zhǔn)其成立，將秘書處設(shè)立于機(jī)械工業(yè)北京電工技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所，由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所衣寶廉院士擔(dān)任主任委員，秘書長(zhǎng)由盧琛鈺副所長(zhǎng)擔(dān)任。委員會(huì)目前處于第2屆，共有57位正式人員以及7個(gè)觀察員。自成立開始，對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)的號(hào)召予以充分響應(yīng)，且積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作，具體涉及到：曾多次對(duì)相關(guān)人員加以組織，參與IEC/TC105的工作組以及全會(huì)，在制修訂國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方面積極參與，不斷提升中國(guó)參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作的力度。

2014年11月，IEC/TC1005年會(huì)在日本東京召開，中國(guó)專家齊志剛博士獲得IEC/TC105全票通過(guò)，成為WG1（術(shù)語(yǔ)）的召集人。這是IEC/TC105委員會(huì)中，正式由中國(guó)專家首次擔(dān)任召集人職務(wù)，同時(shí)也是在參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作方面，對(duì)中國(guó)予以認(rèn)可的顯著標(biāo)志［3］。同時(shí)，燃料電池及液流電池標(biāo)委會(huì)，一直在參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程中全程跟蹤，結(jié)合中國(guó)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展需求及產(chǎn)業(yè)情況，持續(xù)發(fā)布燃料電池相關(guān)國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)40余項(xiàng)，其中等同采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IDT）13項(xiàng)，中國(guó)自主制修訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)27項(xiàng)（占總標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量約67.5%）；燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)成為重要的組成部分，包括GB/T 24549—2009《燃料電池電動(dòng)汽車燃料電池堆安全要求》等10多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)，均與之具有關(guān)聯(lián)性。

隨著燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)化及標(biāo)準(zhǔn)化的迅速發(fā)展，需要我們標(biāo)準(zhǔn)化工作者持續(xù)制修訂燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，并重點(diǎn)針對(duì)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)開展創(chuàng)新性研究工作。

3 燃料電池汽車標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)及發(fā)展方向

3.1 標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

目前，新能源技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)更新迭代的時(shí)期，其中，燃料電池技術(shù)面臨重要的戰(zhàn)略機(jī)遇期，標(biāo)準(zhǔn)化工作者更需要審時(shí)度勢(shì)，看清形勢(shì)，正確判斷形勢(shì)變化，爭(zhēng)取重塑合理的標(biāo)準(zhǔn)體系，大力推進(jìn)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系的建立。

燃料電池電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)制定的核心工作在于建設(shè)燃料電池電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系表。體系表中包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)和工作標(biāo)準(zhǔn)，該表的有效建設(shè)，不僅可有效實(shí)現(xiàn)發(fā)展方向、技術(shù)內(nèi)涵、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的融合，而且對(duì)于燃料電池的發(fā)展發(fā)現(xiàn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂有重要的指導(dǎo)作用。由此，對(duì)“燃料電池電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系表”進(jìn)行編制的具體原則參考如下。

1）對(duì)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系之中，燃料電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系所處位置以及作用加以明確。燃料電池電動(dòng)汽車也屬于傳統(tǒng)汽車范疇，所以，以對(duì)傳統(tǒng)汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的滿足作為基礎(chǔ)，仍需對(duì)其需執(zhí)行的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)予以滿足。

2）對(duì)此類汽車的構(gòu)造加以分解，對(duì)獨(dú)特系統(tǒng)、屬性予以識(shí)別，進(jìn)而對(duì)標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)有關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行分解。

3）對(duì)燃料電池、混合動(dòng)力、純電動(dòng)3類新型汽車標(biāo)準(zhǔn)的專一性、通用性予以識(shí)別。若帶有通用性，則可對(duì)相同標(biāo)準(zhǔn)加以運(yùn)用；若具備專一性，則需單獨(dú)在項(xiàng)目中羅列。如此，不僅可使得齊全性要求得以滿足，且可使得修訂標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)量降低等操作中的成本得以節(jié)約。

4）對(duì)國(guó)外現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)加以學(xué)習(xí)，以中國(guó)燃料電池研發(fā)需求、現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，完成體系表的編制工作，且標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目需盡量確保齊全。但同時(shí)也需要結(jié)合中國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需求和政策導(dǎo)向，將中國(guó)獨(dú)特的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目納入到體系表內(nèi)。

5）標(biāo)準(zhǔn)體系表的動(dòng)態(tài)、持續(xù)變化。在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)體系表進(jìn)行編制時(shí)，應(yīng)對(duì)當(dāng)前急需和長(zhǎng)遠(yuǎn)需求進(jìn)行充分考慮后進(jìn)行編制；隨著燃料電池技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目也應(yīng)進(jìn)行不斷調(diào)整，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系表是處于“P-D-C-A”的不斷改進(jìn)完善。

6）建設(shè)體系表時(shí)，需與產(chǎn)品發(fā)展方向相適應(yīng)，且該體系表需與發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展目標(biāo)相符。

目前，中國(guó)編制的燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系表中，其標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目包括基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等，其中，基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)包括：術(shù)語(yǔ)、定義、安全要求等；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括：技術(shù)條件、安裝、互換性等，以及保證燃料電池電動(dòng)車在不同工況下，能安全、正常運(yùn)行的各類標(biāo)準(zhǔn)，如車載氫系統(tǒng)、加氫站、加氫機(jī)等。此外，包括認(rèn)證、各類管理標(biāo)準(zhǔn)等在內(nèi)，也均被納入到燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系之中［4］。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化路線及方案

在中國(guó)持續(xù)推廣新能源的同時(shí)，燃料電池也得以快速發(fā)展。所以，為使得該技術(shù)持續(xù)發(fā)展的需求得到滿足，當(dāng)前需持續(xù)針對(duì)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃、發(fā)展、建設(shè)等相關(guān)工作予以推進(jìn)，進(jìn)而有效而又積極地推動(dòng)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化工作的持續(xù)、創(chuàng)新發(fā)展。所以，以目前燃料電池標(biāo)準(zhǔn)需求為基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)化路線開展工作主要涉及到如下相關(guān)方面。

1）系統(tǒng)全面管理燃料電池標(biāo)準(zhǔn)工作

燃料電池涉及的標(biāo)準(zhǔn)化方面的工作比較廣泛，主要涉及到參與燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化、宣傳標(biāo)準(zhǔn)、貫徹落實(shí)以及推廣、修訂重要標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)體系以及標(biāo)準(zhǔn)化工作交流等多個(gè)方面。

依照全面參與、統(tǒng)一管理、分工負(fù)責(zé)這一構(gòu)建普通標(biāo)準(zhǔn)體系的方式，燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化也按照這樣的原則開展相關(guān)工作，由標(biāo)委會(huì)主任牽頭，組織具有技術(shù)實(shí)力、且屬于行業(yè)龍頭的委員單位負(fù)責(zé)燃料電池技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，充分考慮行業(yè)內(nèi)專家的標(biāo)準(zhǔn)化意見，開展標(biāo)準(zhǔn)研討、制定，對(duì)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新發(fā)展起主導(dǎo)和推行作用。

2）標(biāo)準(zhǔn)制定原則——“跳一跳，夠得著”

當(dāng)前，燃料電池技術(shù)發(fā)展速度相對(duì)較快，與之相關(guān)的全新技術(shù)、材料等被持續(xù)推出，進(jìn)而令燃料電池呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢(shì)。因此，我們?cè)谥贫ㄈ剂想姵貥?biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，需秉承“跳一跳，夠得著”的原則，在滿足燃料電池市場(chǎng)動(dòng)態(tài)及發(fā)展的基礎(chǔ)上，燃料電池發(fā)展的龍頭企業(yè)，也應(yīng)積極參與到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂過(guò)程中，將自主創(chuàng)新成果也納入其中，是企業(yè)獲得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和提高自主創(chuàng)新能力的必由之路。

3）完善標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

若想有效開展有關(guān)燃料電池的標(biāo)準(zhǔn)工作，需依據(jù)燃料電池的產(chǎn)業(yè)、技術(shù)等的發(fā)展，且滿足“燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系表”的要求，結(jié)合國(guó)際形勢(shì)、國(guó)內(nèi)行業(yè)/企業(yè)的燃料電池的發(fā)展需求，高度關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)制定、修訂這一工作，并通過(guò)對(duì)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系表的持續(xù)完善，使得燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化工作符合當(dāng)前的形勢(shì)要求及趨勢(shì)。

4 結(jié)論

燃料電池技術(shù)屬于起步早、前期發(fā)展慢、后程發(fā)展迅速的新能源行業(yè)，其作為“零排放”、高效率、燃料來(lái)源廣、可再生能源等優(yōu)勢(shì)而被認(rèn)為是將來(lái)汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向，是解決全球能源問(wèn)題的中堅(jiān)力量，因此，燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的完善與否決定燃料電池產(chǎn)品的整體技術(shù)發(fā)展水平和趨勢(shì)。

中國(guó)的燃料電池技術(shù)發(fā)展起步較晚，但是不影響我們整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化工作的開展。目前階段，中國(guó)燃料電池技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作開展屬于穩(wěn)中有序，且取得重要成果，但還需要加大創(chuàng)新力度，從上到下策劃標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)，保證高標(biāo)準(zhǔn)對(duì)燃料電池產(chǎn)業(yè)的引導(dǎo)和規(guī)劃，并通過(guò)對(duì)燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)完善，保證燃料電池產(chǎn)品以高性價(jià)比進(jìn)入人們的生活。

［1］ 衣寶廉.燃料電池——原理、技術(shù)、應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［2］ 侯明，衣寶廉.燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)［J］.科技導(dǎo)報(bào)，2016，34（6）：52-61.

［3］ 中國(guó)電力電子產(chǎn)業(yè)網(wǎng).我國(guó)燃料電池國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化取得新突破［EB/OL］.（2014-11-26）［2017-08-28］.http：//www.p-e-china.com/neir.asp?newsid=55516.

［4］ 田超賀，陳晨，盧琛鈺.燃料電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究［J］.機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量， 2014（5）：18-21.

Discussion on Creative Research of Fuel Cell Vehicle Technical Standards

PEI Guan-ru，ZHOU Peng-fei
（Beijing SinoHytec Co.， Ltd.， Beijing 100192， China）

It is important to establish fuel cell technical standards at the beginning because it guides the industry development. Through the introduction of current development of fuel cells， and analysis on its technical standardization progress in the world， the standard system establishment， method and strategy for Chinese fuel cell vehicle manufacturing is summarized， which provides references for standardization on fuel cell technology.

fuel cell； standardization； creative； enterprise standard system

U469.722

A

1003-8639（2017）12-0015-04

2017-08-28；

2017-10-30

裴冠茹（1985-），女，江蘇人，目前從事標(biāo)準(zhǔn)化和知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理工作。

（編輯 凌 波）