氫燃料汽車實現盈利還需5年，大幅提高要到2025

政策支持、業界看好、資本涌入，如果說2017年被視為“氫燃料電池汽車元年”，今年則是大規模商業化的重要開端。

多重利好之下，氫燃料電池汽車距離量產還有多遠？我國的技術水平相比國際先進差距何在？此外還有哪些關鍵環節亟待突破？

潛心行業40多年，中國工程院院士、中科院大連化學物理研究所研究員衣寶廉對此有著自己的看法。

尚處商業化導入階段

記者：有人用“起個大早、趕個晚集”形容我國氫燃料電池汽車的現狀，其發展究竟如何？

衣寶廉：燃料電池汽車在我國起步較早，實際上“九五”時期就已進入準備。2001年，科技部制定了“三縱三橫”的新能源汽車研發布局，燃料電池汽車當時便被列為重點。

20多年來，以氫能作為主要燃料的燃料電池汽車，在我國的發展有目共睹。我國現已掌握車用氫燃料電池的核心技術，基本建立具有自主知識產權的燃料電池動力系統平臺，并進行了示范運行。

在壽命、可靠性、可使用性等方面，氫燃料電池均基本達到車輛使用要求，具備大規模示范的基礎并趨于成熟。

不過也應看到，我國目前投入示范的車輛基本為大巴車，相關部門提出的1000輛示范，主要也是大巴車。換句話說，氫燃料汽車尚處大規模商業化的導入階段，要作為乘用車走進尋常百姓家依然任重道遠。

記者：國際的整體發展現狀如何？與其相比我國存在哪些主要差距？

衣寶廉：國際上大約可分三個發展階段：

從上世紀90年代開始探索，證明燃料電池車可滿足汽車應用性能的要求；

2005-2012年主要解決電池壽命問題，例如美國能源部要求大巴車燃料電池壽命大于1萬小時、轎車大于5000小時等；

目前已進入商業化初始階段，主流車企不斷推出新款燃料電池汽車，但也面臨成本、加氫站配套等難題。

整體而言，氫燃料汽車暫未進入預想的大規模上升期。我認為，實現盈利還需5年左右時間，大幅提高則要到2025-2030年。

而對比國際先進水平，我認為國產整車性能并不差，但在燃料電池發動機的可靠性與耐久性方面，仍有一定差距。國外燃料電池堆在轎車上已經大于5000小時，客車工況下已突破2萬小時壽命。

國內新源動力，電堆運行壽命已達5000-8000小時，當然還需改進提高，此外在電堆的比功率方面還需向國際水平靠攏。

新源動力的電堆已在國內首款商業化的燃料電池汽車上汽大通FCV80上得到應用。FCV80燃料電池車已公開銷售，扣除政府補貼售價30萬，是國內燃料電池車的一個亮點。

耐久性、可靠性與經濟性是瓶頸

記者：“可靠性、耐久性”難題的根源何在？有何解決方向？

衣寶廉：燃料電池的發電原理是把燃料中的化學能直接轉化為電能。

一方面，在額定工作條件下，1節單電池的工作電壓約為0.7伏，車用燃料電池正是由數百節這樣的單電池組成，一致性運行的難度加大，系統復雜也給可靠性帶來挑戰。

另一方面，內燃機在燃油車中已有100多年應用，技術十分成熟，車用燃料電池僅有20余年實踐，難免存在不足。

如何讓燃料電池運行更久、更穩定？我認為可從系統與控制策略入手，通過調整優化，讓燃料電池處于更有利的運行狀況下，減少甚至避開不利條件，達到延緩衰減的目的。

同時，持續加速新材料研發，當能抵抗車用苛刻工況的新材料技術發展成熟時，材料本身的機械性損傷減小，系統有望進一步簡化，從而延長電池壽命。

記者：除此之外，還有哪些主要制約？

衣寶廉：另一關鍵是成本。雖有諸多示范，但現階段考慮更多的是技術可行性，并未過多關注成本。從整車造價看，氫燃料汽車成本仍是燃油車的3-4倍，是鋰電池汽車的1.5-2倍。要走向商業化，經濟性必不可少。

例如，催化劑作為氫燃料電池的核心部件，鉑是其中必不可少的材料。鉑就是通常所說的白金，全世界產量都很有限，價格自然就上去了。為降低成本，要么尋找替代，要么通過技術手段降低用量。

目前，國際先進技術下的鉑用量低至0.2g Pt/kW，我國平均在0.4g Pt/kW左右。我認為，每輛車中的鉑用量低至5-10克時，即0.1g Pt/kW，才能真正達經濟性要求，這相當于汽車尾氣凈化器中的鉑用量。

此外，部分關鍵材料、零部件及配套工藝等，目前仍依賴進口。國內市場暫未形成氣候，我們也未完善自己的燃料電池產業鏈，無形中徒增成本。

技術可行走向商業可行

記者：基于上述瓶頸，氫燃料汽車如何實現進一步推廣？

衣寶廉：首先應認識到，我國發展氫燃料汽車擁有先天優勢。作為全球之最的用氫大戶，包括煤制氫、電解水制氫在內等方式，都為燃料供應奠定充足保障。

每年僅副產氫量，我國就達1000多萬噸，再加上棄光、棄水電量年可制氫約300萬噸，這1300萬噸氫足可供燃料電車汽車使用。而這也是歐美、日本等地不具備的優勢。

其次要想實現大規模發展，作為核心部件的燃料電池，還需跨過以下幾關：一是“壽命關”，至少實現0.5-1萬小時，才能滿足車用要求。

二是經濟性，車輛在扣除政府補貼后，應達到與燃油車、鋰電池車相近的價格水平。在此情況下，哪怕政府補貼退坡，也能繼續保證氫燃料汽車的商業化推廣。

第三是核心部件、關鍵材料的國產化，既要在技術層面研發突破，也要建立燃料電池電堆、系統等批量生產線。

推廣方式上，我認為可從大巴、物流車出發，再逐步向乘用車推廣。一方面，我國現有已建、在建的加氫站只有40多座，配套設施仍待完善，而商用車對加氫站的依賴相對較低，可率先嘗試。

同時，或可在棄光、棄水較為嚴重的地區先行發展，由此縮短運輸距離、降低難度。至少應保證示范車輛的出行率在90%以上，然后通過各角度對比完善，由技術性可行向商業化可行過渡。

記者：推廣中還有哪些值得注意的問題？

衣寶廉：不久前，全國燃料電池及液流電池標準化技術委員會剛剛討論通過《燃料電池電動汽車燃料電池堆安全要求》，并決定將這項填補國內空白的標準作為推薦性國家標準。為配合下一步的大規模運行，針對安全、技術等方面的行業標準應盡快跟上，從制度上規范燃料電池汽車的未來發展。