近年,在燃料電池汽車領(lǐng)域,以戴姆勒、豐田、尼桑、本田等為代表的國際車企持續(xù)發(fā)力,燃料電池技術(shù)取得突破性進(jìn)展。在燃料電池性能、壽命、成本等方面取得突破后,商品化之路正在逐漸鋪開。但我國燃料電池車保有量有限,加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后,已經(jīng)掣肘該產(chǎn)業(yè)發(fā)展,突破加氫瓶頸或可有效促進(jìn)我國燃料電池車產(chǎn)業(yè)迎頭趕上。
1月18~19日,APEC2016燃料電池國際論壇在北京召開。與會專家、企業(yè)代表不僅對氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及規(guī)劃進(jìn)行了介紹,也對國內(nèi)外加氫站的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行詳細(xì)闡述和分析。
與會代表普遍認(rèn)為,全球能源緊缺和環(huán)境污染,已成為人類生存和發(fā)展面臨的兩大挑戰(zhàn),以化石能源為主的傳統(tǒng)能源發(fā)展方式難以為繼,人類必須尋找新的能源替代方式。氫能和燃料電池作為實(shí)現(xiàn)能源清潔化、是燃料低碳化發(fā)展的重要途徑。由于技術(shù)進(jìn)步、規(guī)模經(jīng)濟(jì)以及市場競爭,燃料電池成本在逐漸降低,未來有望助推汽車產(chǎn)業(yè)再次騰飛。
韓國現(xiàn)代動力公司高級研究員Jungik KIM表示,石器時(shí)代結(jié)束并不是因?yàn)槿鄙偈瘔K,石油時(shí)代結(jié)束也不是因?yàn)槿鄙偈汀V袊こ淘涸菏?、中國燃料電池技術(shù)學(xué)術(shù)帶頭人之一衣寶廉表示,得益于各國政府對燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)不斷的研發(fā)經(jīng)費(fèi)支持和對其應(yīng)用市場的政策支持,燃料電池技術(shù)已經(jīng)取得突破性進(jìn)展。在實(shí)現(xiàn)性能提升、壽命延長、成本下降后,燃料電池汽車已發(fā)展到可初步進(jìn)行商業(yè)化應(yīng)用的階段。
■技術(shù)先進(jìn),產(chǎn)業(yè)滯后
國際燃料電池研究起始于1990年前后,直到2005年各國仍在努力提高燃料電池的性能和壽命;從2005年~2012年,各國都在解決燃料電池裝車的問題,提高功率密度以使其實(shí)現(xiàn)與內(nèi)燃機(jī)相當(dāng);從2012年至今,各國主要在解決降低成本、批量生產(chǎn)和加氫站的相關(guān)問題?!拔覀儼l(fā)展燃料電池車不比國外晚。”衣寶廉告訴記者,“我國燃料電池車的部分性能跟國際水平比較接近,可靠性和耐久性與國際水平有較大差距?!?/p>
盡管技術(shù)較國外差距較小,衣寶廉仍指出國內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)方面的一些問題。第一,在燃料電池的材料方面,我國已經(jīng)達(dá)到甚至超過國際水平,但我國現(xiàn)在還沒有進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段,原因是沒有市場,沒有產(chǎn)業(yè)鏈支撐;第二,我國電堆的可靠性和耐久性不如國外,評價(jià)以指標(biāo)為主,評價(jià)裝置太少;第三,我國需要開展超低鉑、非鉑催化劑的電極開發(fā)和試驗(yàn)運(yùn)行,進(jìn)一步降低Pt用量,達(dá)到汽車尾氣凈化器的水平。
中科院大連化物所研究員孫公權(quán)認(rèn)為,燃料電池汽車作為高新科技產(chǎn)業(yè),需要強(qiáng)調(diào)自主研發(fā),同時(shí)也要加強(qiáng)國際交流合作,在一些設(shè)備裝置上可以互通有無,減少因某項(xiàng)技術(shù)或者材料缺失導(dǎo)致整體水平停滯不前的情況發(fā)生。衣寶廉贊同孫公權(quán)的看法,他表示國外在空氣壓縮機(jī)、70MPa儲氫瓶的研發(fā)制造上具有先進(jìn)的技術(shù),國內(nèi)企業(yè)可通過合資方式將這些國內(nèi)技術(shù)水平暫時(shí)落后的項(xiàng)目引進(jìn)。但衣寶廉強(qiáng)調(diào),在電堆等核心技術(shù)領(lǐng)域,必須與國外展開競爭。
■產(chǎn)業(yè)化需掃多方障礙
實(shí)現(xiàn)國內(nèi)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化,不能一蹴而就。新源動力股份有限公司總工程師、副總經(jīng)理侯中軍告訴記者,國內(nèi)車企在燃料電池汽車技術(shù)路線選擇上可能還有猶豫。部分車企出于基礎(chǔ)設(shè)施短缺和兼容國內(nèi)燃料特點(diǎn)的考慮,傾向甲醇燃料的燃料電池技術(shù)。
這一點(diǎn),加拿大巴拉德公司總裁Randall MacEwen在中國推廣燃料電池產(chǎn)品時(shí)有深刻感受?!叭绻捎眉状剂呀庵卣茪洌缓蠊┙o燃料電池使用,首先就是在整個(gè)發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中增加了一套化學(xué)反應(yīng)裝置,這增加了不穩(wěn)定性。”侯中軍說,“國內(nèi)儲氫瓶技術(shù)在高速發(fā)展,未來使用儲氫瓶為燃料電池供給能源是最終選擇?!薄皢嗡闳剂想姵爻杀?,相對鋰離子電池稍高?!焙钪熊娧a(bǔ)充表示,“從整個(gè)系統(tǒng)而言,燃料電池汽車成本比較高?!钡墙档统杀镜葘儆诩夹g(shù)問題,他認(rèn)為技術(shù)問題并不算是產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中的大問題,真正的難點(diǎn)在于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
燃料電池的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)涉及安全、防護(hù)、高壓等多方面的要求,建造成本遠(yuǎn)超充電站成本。另外,侯中軍表示,催化劑鉑并不是限制燃料電池汽車發(fā)展的因素,首先鉑可以循環(huán)利用,現(xiàn)有汽車尾氣處理裝置的鉑可以回收使用,同時(shí)未來燃料電池汽車的鉑用量會進(jìn)一步下降,非鉑催化劑也在研發(fā)之中。
在產(chǎn)業(yè)化過程中,公眾教育是不可或缺的一環(huán)。日本尼桑公司高級研究員Tokuya Hasegawa表示,要從成本、安全、環(huán)保等方面告訴消費(fèi)者,燃料電池汽車相當(dāng)安全,沒有必要有顧慮。
■基礎(chǔ)設(shè)施瓶頸或?qū)⑼黄?/strong>
現(xiàn)在國內(nèi)僅有的四個(gè)加氫站加氫壓力全部是35MPa,國外基本上都是70MPa加氫站,相同大小氫瓶由于加氫壓力不一樣,儲氫量相對少一半,導(dǎo)致國內(nèi)產(chǎn)品普遍在續(xù)駛里程上有一定欠缺。
加氫站的關(guān)鍵設(shè)備有三個(gè),儲氫罐、壓縮機(jī)和加氫器,另外需要控制和安防系統(tǒng),“三設(shè)備一系統(tǒng)”構(gòu)成整個(gè)加氫站最大的設(shè)備成本和制造成本。同濟(jì)大學(xué)教授、上海氫能利用工程技術(shù)研究中心副主任張存滿表示,我國從25MPa突破到45MPa,“十三五”期間將突破到90MPa,現(xiàn)在70MPa企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已開始制定,相信國家標(biāo)準(zhǔn)馬上就會跟進(jìn)?!耙?yàn)楦邏簶?biāo)準(zhǔn)在國外有很好的借鑒經(jīng)驗(yàn),我覺得這只是時(shí)間問題?!?/p>
燃料電池不僅作為汽車發(fā)動機(jī)使用,在現(xiàn)階段,固體氧化物燃料電池(SOFC)還可以作為電動汽車充電樁的電源使用。清華大學(xué)熱能工程系教授韓敏芳向記者表示,充電基礎(chǔ)設(shè)施短缺一直是我國電動汽車發(fā)展的軟肋之一,因?yàn)槌潆姌督ㄔO(shè)涉及土地、消防、安監(jiān)、電力等諸多方面的限制,發(fā)展速度相對受到一定的制約。如果使用碳基SOFC用于充電樁電源使用,一方面兼容目前的燃料類型,一方面可以離網(wǎng)為電動汽車充電,技術(shù)上完全可行。
【觀點(diǎn)集錦】Kawai Taiyo(日本豐田公司主查):FCEV是終極選擇
在能源出現(xiàn)多元化的今天,氫氣燃料代表著未來的一個(gè)方向和趨勢,F(xiàn)CEV的駕駛過程完全零排放,克服了電動汽車?yán)m(xù)駛里程短的缺點(diǎn),同時(shí)駕駛體驗(yàn)非常接近汽油車,電機(jī)平穩(wěn)感很強(qiáng),能夠保證從起步到低中速區(qū)域良好的加速性能,最重要的是可以提供只要三分鐘的能源補(bǔ)給時(shí)間。因此從綜合環(huán)境保護(hù)上來看,我們認(rèn)為FCEV才是一個(gè)終極的選擇。