悄然走红 氢燃料电池汽车还有哪些“骨感”需丰满
2017年07月04日 10:30
来源:中国新闻网  评论:

  有的汽车“吃”的是汽油,排放的是温室气体。有的汽车“吃”的却是氢气,排放的只有水。这第二种车,叫做氢燃料电池汽车,目前正在汽车界悄然走红。

  今年5月,日本11家企业签署谅解备忘录,计划在日本共建加氢站,推进日本政府此前发布的《氢能与燃料电池战略路线图》。英国政府则在4月份宣布将投入2300万英镑来完善氢燃料电池汽车的基础设施。

  6月25日,科技部部长万钢在吉林长春发表演讲,更是帮助氢燃料电池汽车在国内“圈粉”无数。他表示,氢具有来源广泛、大规模稳定储存、持续供应、远距离运输、快速补充等特点,“在未来车用能源中,氢燃料与电力将并存互补,共同支撑新能源汽车产业发展”。

  新能源汽车市场,三分天下必有其一

  “将来氢燃料电池汽车在新能源汽车的三分天下市场中,必占其一!”谈起它,中国科学院大连化学物理研究所研究员、全国燃料电池与液流电池标准委员会主任委员衣宝廉院士难掩激动。

  虽然在老百姓心中,氢燃料电池汽车依然不显山不露水,可是在很多专家眼里,其将在未来的新能源汽车市场扮演举足轻重的角色。

  这得先从氢燃料电池的原理说起。氢燃料电池其实是一种发电装置,它的燃料就是氢气。氢气从燃料电池的阳极进入,氧气从阴极进入,在催化剂的作用下,氢氧发生化学反应形成电流并生成水。

  “可以实现零排放,特环保。”衣宝廉说,跟普通汽车相比,以氢燃料电池为发动机的汽车拥有显而易见的优势。就算跟电动汽车相比,氢燃料电池汽车也可圈可点。

  衣宝廉介绍,一般电动车受电池储存能量限制,充一次电续驶里程在200公里左右,充电时间也动辄几个小时,用户存在“充电焦虑”。“而加氢和加油一样,只需要几分钟,而且加一次氢续驶里程可达500—700公里。”

  正因如此,在我国确立的新能源汽车“三纵三横”发展布局中,燃料电池车一直与混合动力电动汽车和纯电动汽车并列为“三纵”——尽管与另外“二纵”相比,燃料电池车的发展态势一直有点低调。

  令人鼓舞的是,《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》对氢燃料电池汽车再次寄予厚望,提出到2020年要实现燃料电池车批量生产和规模化示范应用。在补贴政策方面,2016—2020年其他“二纵”的补贴额度会大幅退坡,但燃料电池车的补贴额度不但不减,有的车型还有所增加。

  产业化元年已至,水平与国外还有差距

  “现在国内越来越多的企业开始关注燃料电池,这是以前没有的局面。”上海神力科技有限公司总经理胡里清多年前就瞄准了氢燃料电池产业,而最近两年的产业动态尤其让他感到高兴。

  2014年,日本丰田宣布其氢燃料电池汽车进入市场,售价仅比锂电池车稍贵。衣宝廉告诉科技日报记者,在国内,佛山、如皋、郑州、上海、北京等地已开始氢燃料电池大巴车的示范运行。

  “如果说2015年是世界燃料电池汽车产业化元年的话,2017年可视为我国燃料电池汽车产业化元年。”衣宝廉说。他透露,国内大的汽车企业如上汽、一汽和二汽均已开始计划、设计或生产百辆级的燃料电池专用车投放市场。另外,北京冬奥会也将进行燃料电池大巴车的示范运行。

  同时也应看到,目前国内氢燃料电池产业与国际先进水平还有一段距离。

  作为产业界人士,胡里清的感受是目前国内氢燃料电池的关键材料、相关零部件的生产流水线、生产工艺等配套稀缺。而在日本,燃料电池产业各个环节都有企业在做,这对于燃料电池降低成本、推进产业化十分有利。

  “国内氢燃料电池技术在经过十几年研发后,有了基本的铺垫,但很多关键材料和零部件还没有走出实验室。”同济大学汽车学院学术委员会主任章桐在接受科技日报记者采访时说。

  汽车安全与节能国家重点实验室主任欧阳明高告诉记者,氢燃料电池技术中最核心、最基础的技术是膜电极,其重要性相当于电脑和手机的芯片,而国产膜电极在耐久性和性能上还有待提升。“目前国产膜电极的寿命最高能达到8000小时,国际上最好的水平是10000小时以上,这也直接决定了氢燃料电池的寿命。”

  “虽然我们国家十几年前就开始研发氢燃料电池汽车,但当时多数整车厂持观望态度,仅靠几家燃料电池企业单打独斗,产业化投入不够。”胡里清分析其原因时介绍,相比之下,日本丰田公司每年都在该领域进行几亿美元的持续投入。

  现在,政策利好,国内汽车企业也开始积极参与进来,这让胡里清更加看好氢燃料电池产业的前景。

  完善产业链,须从能源战略角度布局

  “现在国内氢燃料电池汽车正处于从示范、考核到产业化的过渡阶段。”欧阳明高认为,燃料电池技术门槛高、难度大、涉及的技术链条长,全方位商业化还需待以时日。但是,可以从一部分领域率先开展商业化突破。

  欧阳明高所说的这部分领域,是指城市客车等商用车领域。这也是目前国内氢燃料电池产业进展最快的部分。

  之所以从这些领域着手,而不是像日本丰田公司那样从家用轿车做起,主要是因为这些领域更容易切入。章桐解释说,城市客车等对氢燃料电池的体积、能量密度、可靠性等要求相对家用轿车较低。“比如,笼统来说国内氢燃料电池体积比丰田公司的氢燃料电池大一倍,放在客车上没有大碍,但是放在小轿车上就显得很笨重。”

  欧阳明高对这种具有“中国特色”的产业化路线持乐观态度。他告诉记者,去年丰田公司的氢燃料电池轿车卖出几百台,而我国的燃料电池客车已达到100辆级水平。欧阳明高相信,国内氢燃料电池的城市客车、增程式燃料电池汽车等总量可能会在一两年内超过丰田,达到千辆级别。

  “关键是企业要增加投入。”对于如何进一步培育国内氢燃料电池产业的成熟度,章桐认为,欧洲、北美、日本都是企业牵头在做,如果企业在研发上不投入,只是寄希望于政府政策支持和科研经费投入,是做不出事情的。

  从更宏观的视角来看,章桐建议,国家不仅要制定关于氢燃料电池汽车的政策,更要正式把氢气作为能源结构的重要组成部分,统筹规划氢气的制取、运输、存储和利用。

  胡里清告诉科技日报记者,氢气不仅比较清洁,而且来源广泛,和电能一样,属于能源中的“通用货币”,仅把我国化肥厂、炼焦厂等排放的工业副产氢收集起来,就足以供几千万辆氢燃料电池汽车运行。“但到现在氢气在国家能源结构中依然只被视作化工原料,而不是一种燃料。”章桐说。

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  氢燃料电池

  氢燃料电池基本工作原理是将氢气送到燃料电池的阳极板(负极),经过催化剂(铂)的作用,氢原子中的一个电子被分离出来,失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜,到达燃料电池阴极板(正极),与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧,可以从空气中获得,因此只要不断地给阳极板供应氢,给阴极板供应空气,并及时把水(蒸气)带走,就可以不断地提供电能。由于氢燃料电池不储能,确切的讲其应该称为氢发电装置。

  其实氢燃料电池并非全新的技术,20世纪60年代,氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。

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【编辑:董天诚】
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