榮威950燃料電池 中國(guó)電池網(wǎng)資料圖

有的汽車(chē)“吃”的是汽油，排放的是溫室氣體。有的汽車(chē)“吃”的卻是氫氣，排放的只有水。這第二種車(chē)，叫做氫燃料電池汽車(chē)，目前正在汽車(chē)界悄然走紅。

今年5月，日本11家企業(yè)簽署諒解備忘錄，計(jì)劃在日本共建加氫站，推進(jìn)日本政府此前發(fā)布的《氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線(xiàn)圖》。英國(guó)政府則在4月份宣布將投入2300萬(wàn)英鎊來(lái)完善氫燃料電池汽車(chē)的基礎(chǔ)設(shè)施。

6月25日，科技部部長(zhǎng)萬(wàn)鋼在吉林長(zhǎng)春發(fā)表演講，更是幫助氫燃料電池汽車(chē)在國(guó)內(nèi)“圈粉”無(wú)數(shù)。他表示，氫具有來(lái)源廣泛、大規(guī)模穩(wěn)定儲(chǔ)存、持續(xù)供應(yīng)、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、快速補(bǔ)充等特點(diǎn)，“在未來(lái)車(chē)用能源中，氫燃料與電力將并存互補(bǔ)，共同支撐新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展”。

新能源汽車(chē)市場(chǎng)，三分天下必有其一

“將來(lái)氫燃料電池汽車(chē)在新能源汽車(chē)的三分天下市場(chǎng)中，必占其一！”談起它，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員、全國(guó)燃料電池與液流電池標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)主任委員衣寶廉院士難掩激動(dòng)。

雖然在老百姓心中，氫燃料電池汽車(chē)依然不顯山不露水，可是在很多專(zhuān)家眼里，其將在未來(lái)的新能源汽車(chē)市場(chǎng)扮演舉足輕重的角色。

這得先從氫燃料電池的原理說(shuō)起。氫燃料電池其實(shí)是一種發(fā)電裝置，它的燃料就是氫氣。氫氣從燃料電池的陽(yáng)極進(jìn)入，氧氣從陰極進(jìn)入，在催化劑的作用下，氫氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成電流并生成水。

“可以實(shí)現(xiàn)零排放，特環(huán)保?！币聦毩f(shuō)，跟普通汽車(chē)相比，以氫燃料電池為發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車(chē)擁有顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)。就算跟電動(dòng)汽車(chē)相比，氫燃料電池汽車(chē)也可圈可點(diǎn)。

衣寶廉介紹，一般電動(dòng)車(chē)受電池儲(chǔ)存能量限制，充一次電續(xù)駛里程在200公里左右，充電時(shí)間也動(dòng)輒幾個(gè)小時(shí)，用戶(hù)存在“充電焦慮”?！岸託浜图佑鸵粯樱恍枰獛追昼?，而且加一次氫續(xù)駛里程可達(dá)500—700公里?！?/p>

正因如此，在我國(guó)確立的新能源汽車(chē)“三縱三橫”發(fā)展布局中，燃料電池車(chē)一直與混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)并列為“三縱”——盡管與另外“二縱”相比，燃料電池車(chē)的發(fā)展態(tài)勢(shì)一直有點(diǎn)低調(diào)。

令人鼓舞的是，《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》對(duì)氫燃料電池汽車(chē)再次寄予厚望，提出到2020年要實(shí)現(xiàn)燃料電池車(chē)批量生產(chǎn)和規(guī)?；痉稇?yīng)用。在補(bǔ)貼政策方面，2016—2020年其他“二縱”的補(bǔ)貼額度會(huì)大幅退坡，但燃料電池車(chē)的補(bǔ)貼額度不但不減，有的車(chē)型還有所增加。

產(chǎn)業(yè)化元年已至，水平與國(guó)外還有差距

“現(xiàn)在國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始關(guān)注燃料電池，這是以前沒(méi)有的局面?！鄙虾Ｉ窳萍加邢薰究偨?jīng)理胡里清多年前就瞄準(zhǔn)了氫燃料電池產(chǎn)業(yè)，而最近兩年的產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)尤其讓他感到高興。

2014年，日本豐田宣布其氫燃料電池汽車(chē)進(jìn)入市場(chǎng)，售價(jià)僅比鋰電池車(chē)稍貴。衣寶廉告訴科技日?qǐng)?bào)記者，在國(guó)內(nèi)，佛山、如皋、鄭州、上海、北京等地已開(kāi)始?xì)淙剂想姵卮蟀蛙?chē)的示范運(yùn)行。

“如果說(shuō)2015年是世界燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化元年的話(huà)，2017年可視為我國(guó)燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化元年。”衣寶廉說(shuō)。他透露，國(guó)內(nèi)大的汽車(chē)企業(yè)如上汽、一汽和二汽均已開(kāi)始計(jì)劃、設(shè)計(jì)或生產(chǎn)百輛級(jí)的燃料電池專(zhuān)用車(chē)投放市場(chǎng)。另外，北京冬奧會(huì)也將進(jìn)行燃料電池大巴車(chē)的示范運(yùn)行。

同時(shí)也應(yīng)看到，目前國(guó)內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)與國(guó)際先進(jìn)水平還有一段距離。

作為產(chǎn)業(yè)界人士，胡里清的感受是目前國(guó)內(nèi)氫燃料電池的關(guān)鍵材料、相關(guān)零部件的生產(chǎn)流水線(xiàn)、生產(chǎn)工藝等配套稀缺。而在日本，燃料電池產(chǎn)業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)都有企業(yè)在做，這對(duì)于燃料電池降低成本、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化十分有利。

“國(guó)內(nèi)氫燃料電池技術(shù)在經(jīng)過(guò)十幾年研發(fā)后，有了基本的鋪墊，但很多關(guān)鍵材料和零部件還沒(méi)有走出實(shí)驗(yàn)室?！蓖瑵?jì)大學(xué)汽車(chē)學(xué)院學(xué)術(shù)委員會(huì)主任章桐在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)。

汽車(chē)安全與節(jié)能?chē)?guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任歐陽(yáng)明高告訴記者，氫燃料電池技術(shù)中最核心、最基礎(chǔ)的技術(shù)是膜電極，其重要性相當(dāng)于電腦和手機(jī)的芯片，而國(guó)產(chǎn)膜電極在耐久性和性能上還有待提升?！澳壳皣?guó)產(chǎn)膜電極的壽命最高能達(dá)到8000小時(shí)，國(guó)際上最好的水平是10000小時(shí)以上，這也直接決定了氫燃料電池的壽命?！?/p>

“雖然我們國(guó)家十幾年前就開(kāi)始研發(fā)氫燃料電池汽車(chē)，但當(dāng)時(shí)多數(shù)整車(chē)廠持觀望態(tài)度，僅靠幾家燃料電池企業(yè)單打獨(dú)斗，產(chǎn)業(yè)化投入不夠。”胡里清分析其原因時(shí)介紹，相比之下，日本豐田公司每年都在該領(lǐng)域進(jìn)行幾億美元的持續(xù)投入。

現(xiàn)在，政策利好，國(guó)內(nèi)汽車(chē)企業(yè)也開(kāi)始積極參與進(jìn)來(lái)，這讓胡里清更加看好氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的前景。

完善產(chǎn)業(yè)鏈，須從能源戰(zhàn)略角度布局

“現(xiàn)在國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)正處于從示范、考核到產(chǎn)業(yè)化的過(guò)渡階段?！睔W陽(yáng)明高認(rèn)為，燃料電池技術(shù)門(mén)檻高、難度大、涉及的技術(shù)鏈條長(zhǎng)，全方位商業(yè)化還需待以時(shí)日。但是，可以從一部分領(lǐng)域率先開(kāi)展商業(yè)化突破。

歐陽(yáng)明高所說(shuō)的這部分領(lǐng)域，是指城市客車(chē)等商用車(chē)領(lǐng)域。這也是目前國(guó)內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)進(jìn)展最快的部分。

之所以從這些領(lǐng)域著手，而不是像日本豐田公司那樣從家用轎車(chē)做起，主要是因?yàn)檫@些領(lǐng)域更容易切入。章桐解釋說(shuō)，城市客車(chē)等對(duì)氫燃料電池的體積、能量密度、可靠性等要求相對(duì)家用轎車(chē)較低?！氨热?，籠統(tǒng)來(lái)說(shuō)國(guó)內(nèi)氫燃料電池體積比豐田公司的氫燃料電池大一倍，放在客車(chē)上沒(méi)有大礙，但是放在小轎車(chē)上就顯得很笨重?！?/p>

歐陽(yáng)明高對(duì)這種具有“中國(guó)特色”的產(chǎn)業(yè)化路線(xiàn)持樂(lè)觀態(tài)度。他告訴記者，去年豐田公司的氫燃料電池轎車(chē)賣(mài)出幾百臺(tái)，而我國(guó)的燃料電池客車(chē)已達(dá)到100輛級(jí)水平。歐陽(yáng)明高相信，國(guó)內(nèi)氫燃料電池的城市客車(chē)、增程式燃料電池汽車(chē)等總量可能會(huì)在一兩年內(nèi)超過(guò)豐田，達(dá)到千輛級(jí)別。

“關(guān)鍵是企業(yè)要增加投入。”對(duì)于如何進(jìn)一步培育國(guó)內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的成熟度，章桐認(rèn)為，歐洲、北美、日本都是企業(yè)牽頭在做，如果企業(yè)在研發(fā)上不投入，只是寄希望于政府政策支持和科研經(jīng)費(fèi)投入，是做不出事情的。

從更宏觀的視角來(lái)看，章桐建議，國(guó)家不僅要制定關(guān)于氫燃料電池汽車(chē)的政策，更要正式把氫氣作為能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，統(tǒng)籌規(guī)劃氫氣的制取、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和利用。

胡里清告訴科技日?qǐng)?bào)記者，氫氣不僅比較清潔，而且來(lái)源廣泛，和電能一樣，屬于能源中的“通用貨幣”，僅把我國(guó)化肥廠、煉焦廠等排放的工業(yè)副產(chǎn)氫收集起來(lái)，就足以供幾千萬(wàn)輛氫燃料電池汽車(chē)運(yùn)行。“但到現(xiàn)在氫氣在國(guó)家能源結(jié)構(gòu)中依然只被視作化工原料，而不是一種燃料。”章桐說(shuō)。

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氫燃料電池

氫燃料電池基本工作原理是將氫氣送到燃料電池的陽(yáng)極板（負(fù)極），經(jīng)過(guò)催化劑（鉑）的作用，氫原子中的一個(gè)電子被分離出來(lái)，失去電子的氫離子（質(zhì)子）穿過(guò)質(zhì)子交換膜，到達(dá)燃料電池陰極板（正極），與氧原子和氫離子重新結(jié)合為水。由于供應(yīng)給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽(yáng)極板供應(yīng)氫，給陰極板供應(yīng)空氣，并及時(shí)把水（蒸氣）帶走，就可以不斷地提供電能。由于氫燃料電池不儲(chǔ)能，確切的講其應(yīng)該稱(chēng)為氫發(fā)電裝置。

其實(shí)氫燃料電池并非全新的技術(shù)，20世紀(jì)60年代，氫燃料電池就已經(jīng)成功地應(yīng)用于航天領(lǐng)域。往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。