汽車產(chǎn)業(yè)“氫”裝前行

鄭劼

新示范政策引領下，氫燃料電池汽車市場規(guī)模擴張在即。

8月26日晚間，氫能源行業(yè)迎來重大利好消息：上海經(jīng)信委發(fā)布通知稱，財政部、工業(yè)和信息化部、科技部、國家發(fā)展改革委和國家能源局正式批復燃料電池汽車示范應用上海城市群為首批示范城市群。而在此之前，由北京市牽頭申報的京津冀氫燃料電池汽車示范城市群也已獲批。隨著示范城市群名單陸續(xù)揭曉，氫能源行業(yè)發(fā)展被注入了新的催化劑，氫能源產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模擴張在即。

氫燃料電池逐步“升溫”

事實上，近年來，曾經(jīng)被視為“冷門”領域的氫能源正在獲得前所未有的關注。從2019年首次被寫入政府工作報告，到首次出現(xiàn)在“十四五”規(guī)劃中，再到全國各省市陸續(xù)提出氫能源發(fā)展目標，氫能源行業(yè)政策“從無到有”、迅速發(fā)展。

氫能源為何突然備受關注？中國工程院院士衣寶廉表示：“利用可再生能源電解水制備綠氫，既可實現(xiàn)儲能和可再生能源的再分配，還可實現(xiàn)交通、冶金、建筑等難于脫碳領域的脫碳?！痹谝聦毩磥恚剂想姵仄囈呀?jīng)成為氫能應用的重要突破口，主要原因有三。

首先，燃料電池主要由電解質(zhì)膜、電催化劑、擴散層和雙極板等關鍵材料構成，發(fā)電原理是電化學，因此它的轉化效率較高，可以達到60%左右，比能量也非常高，可以達到每千克0.5-1KWh;其次，燃料電池的工作系統(tǒng)由燃料電池電堆、燃料供給系統(tǒng)、氧化劑供給系統(tǒng)、水液管理系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等構成，而且電堆和氫罐是分開的，如果燃料電池堆發(fā)生故障，只要把氫源切斷，不會產(chǎn)生燃燒和爆炸，因此燃料電池應用在汽車領域是相對安全的;此外，燃料電池汽車在續(xù)駛里程、補能時間與駕駛舒適性上超越純電汽車，可以與傳統(tǒng)燃油車相媲美。

轉化效率、安全、續(xù)駛里程與舒適性等方面的優(yōu)越性使得發(fā)展、應用氫能源成為汽車行業(yè)向“雙碳”目標靠攏的重要途徑。但落實到市場層面，又是否真的如此呢？安徽明天氫能科技股份有限公司創(chuàng)始人、董事長王朝云介紹，目前氫能源主要用于化工原料與氫冶金等用途，汽車、船舶等交通工具的應用只是其中一小部分，還有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，今年前7個月，國內(nèi)氫燃料電池汽車共下線600多輛，同比有將近50%的增長，累計保有量只在8000輛左右。目前，國內(nèi)有氫能源相關產(chǎn)品銷售的企業(yè)總數(shù)大概在320家左右，其中整車廠商23家，電池系統(tǒng)廠商將近80家，這一規(guī)模與傳統(tǒng)燃油車、純電汽車不可同日而語。

在王朝云看來，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)從萌芽到未來發(fā)展壯大可大致分為三個階段。第一個階段要往前15年甚至更長時間，在這一時間段內(nèi)，中國汽車產(chǎn)業(yè)經(jīng)過長期驗證證明，氫燃料電池路線可行，中國自主技術路線可行;第二階段是放眼當下，國家堅定支持氫能源產(chǎn)業(yè)及氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在以“示范城市群”為代表的政策指引下，地方政府也陸續(xù)出臺了相關產(chǎn)業(yè)政策，氫能源產(chǎn)業(yè)進入生態(tài)圈建設階段;從現(xiàn)在往后到2030年左右可以稱之為第三階段，在這一階段，氫能源產(chǎn)業(yè)不再單純依靠政策扶持而生存，而是逐步市場化，最終從“減碳加氫”轉向“脫碳向氫”。

10年沖擊200萬輛

對于氫燃料電池汽車的發(fā)展前景，王朝云十分樂觀?！豆?jié)能與新能源汽車技術路線圖》曾提出，到2030年我國將實現(xiàn)氫燃料電池汽車的大規(guī)模推廣應用，中國公路上有超過100萬輛的氫燃料電池汽車穿梭。王朝云的預測要比這高得多，他認為，2030年我國氫燃料電池汽車有可能會沖上200萬輛。

但在衣寶廉看來，氫燃料電池汽車要想真正實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，還有一系列的難題需要攻克，首當其沖的便是成本問題。

衣寶廉介紹，目前燃料電池發(fā)動機造價昂貴，導致一輛氫燃料電池汽車的售價是傳統(tǒng)燃油車的2-3倍、鋰離子電池車的1.5-2倍。作為氫燃料電池汽車普及的必要條件，加氫站的建設費用同樣也很高，目前平均每家加氫站的建設成本在1，200萬-1，500萬元，這也導致了加氫費用的居高不下，平均每次加氫費用都在60-80元。

“只有當單次加氫費用降到30元以下以后，氫燃料電池汽車才能真正與傳統(tǒng)燃油車展開正面競爭，因此要實現(xiàn)無補貼情況下的燃料電池商業(yè)化，必須大幅降低燃料電池發(fā)動機的成本和氫氣成本，同時降低加氫站的建設費用?！币聦毩Q。

至于如何有效降低燃料電池成本，衣寶廉提出了幾點建議：一是提高電堆的比重率;二是實現(xiàn)電催化劑、質(zhì)子交換膜、雙極板、電堆等關鍵材料的批量生產(chǎn);三是依據(jù)工況和電堆適宜的運行條件制定控制策略，確保電池系統(tǒng)的可靠性與耐久性;四是燃料電池的歐姆極化、擴散極化與化學極化，大幅提高燃料電池堆的比功率。

除了技術攻關以外，批量化生產(chǎn)同樣能夠實現(xiàn)降本目的。衣寶廉補充道：“燃料電池一旦實現(xiàn)批量生產(chǎn)，它的成本便會大幅度下降。所以，在五部委‘示范城市群政策領導下，我們先要自主創(chuàng)新、解決卡脖子技術問題，再要實現(xiàn)關鍵材料與部件的批量生產(chǎn)，從而大幅度降低燃料電池成本，使它能夠接近鋰電池電動車成本，盡快推動燃料電池車在重載、長途運輸?shù)壬逃密囶I域率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。”

無論是車型結構、應用場景還是運營模式，乘用車與商用車終歸有很大的不同，在商用車領域率先量產(chǎn)后，如何打進市場容量更大、更加細分的乘用車市場更值得關注。衣寶廉稱，氫燃料電池要想滲透到乘用車領域，還得在技術創(chuàng)新方面下功夫。例如，進一步簡化電池系統(tǒng)和電堆結構，研發(fā)高溫膜和抗毒的電催化劑，降低燃料電池成本，延長電堆壽命。

王朝云則結合明天氫能的市場實踐情況，提出了幾點發(fā)展方向供同行參考。

任務一是磨煉實業(yè)精神與產(chǎn)品品質(zhì)。打造教授+工匠的實業(yè)精神，堅持質(zhì)量第一的原則，當質(zhì)量與數(shù)量、成本、性能指標沖突時，堅持質(zhì)量第一。

任務二是打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。生態(tài)圈的建立一定要以氫來源為核心，需要考慮自身成本運輸?shù)陌霃胶蜌涞膽谩?/p>

任務三是深耕技術研發(fā)能力。在王朝云看來，研發(fā)能力是新技術企業(yè)的命根子，人才是靈魂，前瞻性的課題是根本宗旨，氫能源相關企業(yè)必須圍繞這一宗旨持續(xù)提升產(chǎn)品技術能力。