氫燃料電池：新能源汽車的下一站？

隨著李克強總理5月份參觀豐田的氫燃料電池汽車“Mirai”，氫燃料電池汽車迅速走進公眾視野。

加氫3分鐘，續(xù)航600公里。豐田“Mirai”直擊純電動汽車“充電時間”和“續(xù)航里程”兩個最大“痛點”。加之新能源汽車612補貼新政，對低續(xù)航里程純電動汽車補貼大幅退坡，讓這份關(guān)注有了更多現(xiàn)實的考量。

氫燃料電池技術(shù)在業(yè)內(nèi)變得炙手可熱。不久前，青島漢河集團股份有限公司旗下的青島漢河新能源科技裝備有限公司與中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所達成合作，將致力于氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)，計劃在2-3年內(nèi)實現(xiàn)量產(chǎn)，推動氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化。

其實，作為新能源汽車技術(shù)路線之一，氫燃料電池汽車與純電動汽車幾乎同時起步。早在1999年，清華大學(xué)汽車系就開發(fā)出了我國第一輛氫燃料電池觀光車。但是受制于燃料電池的技術(shù)和成本，產(chǎn)業(yè)化的進程始終遲滯不前。在全球汽車產(chǎn)業(yè)中，也只有豐田等少數(shù)企業(yè)堅定地 “選邊”氫燃料電池汽車。

 “目前我國氫燃料電池汽車仍處于示范階段。”中科院青島能源所研究員、儲能系統(tǒng)控制與裝備團隊負責人李曉錦說。業(yè)內(nèi)還在探索能支撐產(chǎn)業(yè)化的最佳燃料電池技術(shù)。

氫燃料電池汽車的發(fā)展水平就像10年前的純電動汽車一樣。有很大的想象空間，但現(xiàn)實的制約因素也不容忽視，一位業(yè)內(nèi)人士分析。

高企的電池成本

目前，純電動汽車的領(lǐng)軍者特斯拉在“充電時間”和“續(xù)航里程”方面達到的最高水平是30多分鐘充滿80%以上電量，續(xù)航約500公里。這已是純電動汽車產(chǎn)業(yè)化的極限，但顯然無法與氫燃料電池汽車加氫3分鐘，續(xù)航600公里的參數(shù)相比。能量轉(zhuǎn)化效率更高，且生成物為純水，能真正做到零排放、零污染，是氫燃料電池與生俱來的優(yōu)勢。有專家就此認為它是新能源汽車的終極形態(tài)。

今年初，國外市場研究機構(gòu)Infor－mation Trends公布報告稱，2013-2017年全球氫燃料電池汽車累計銷量為6475輛。即便豐田“Mirai”，也是在2014年底才實現(xiàn)量產(chǎn)，其2017年的產(chǎn)量也只有約3000輛。而2017年我國僅純電動乘用車的銷量就已達到46.8萬輛。

 “產(chǎn)業(yè)步伐慢，最主要還是氫燃料電池成本太高。”李曉錦說。

氫燃料電池汽車的電能來自氫燃料電池所產(chǎn)生的電化學(xué)反應(yīng)，其原理是，利用氫氣與氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成電能。作為氫燃料電池汽車的核心，氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)化水平直接決定氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化水平。

據(jù)了解，氫燃料電池成本占整車成本的一半以上。多年來，豐田、本田等車企也都耗費了大量的時間和金錢來解決燃料電池的成本問題。豐田也曾表示，計劃到2020年將電池的成本再砍半，到2025年降為目前的1/4。

而在我國，氫燃料電池的核心技術(shù)和關(guān)鍵部件仍然受制于人。清華大學(xué)氫燃料電池實驗室主任王誠曾在接受媒體采訪時表示，在去年我國生產(chǎn)的一千余輛氫燃料電池汽車中，催化劑大部分為進口，膜電極幾乎全部進口。這兩項均為氫燃料電池的關(guān)鍵部件。

當然，國內(nèi)企業(yè)也在努力改變這一狀況。濰柴動力就與德國博世合作，共同開發(fā)生產(chǎn)氫燃料電池及相關(guān)部件，大連新源動力則堅持自主研發(fā)，致力于氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化。依托中科院青島能源所，青島漢河新能源科技裝備有限公司也成為自主開發(fā)中的一員。青島漢和集團董事長張大偉介紹，公司要在雙極板、催化劑、膜電極等關(guān)鍵零部件方面進行研發(fā)，降低氫燃料電池的成本、提高電池的性能。

政策攪動下的爆發(fā)

技術(shù)的突破往往在某一時點突然爆發(fā)。“一手純電動，一手氫燃料”是很多車企的技術(shù)策略。通用、大眾、寶馬、戴姆勒等國外車企都在做兩手準備。在國內(nèi)，更多的企業(yè)把“氫燃料電池”作為后備技術(shù)，先“電”后“氫”，在不斷提升純電動汽車性能的同時，涉足氫燃料電池汽車的研發(fā)。從產(chǎn)品來看，上汽集團在乘用車和商用車領(lǐng)域均有氫燃料電池車，而宇通客車、中通客車、福田汽車等則首先推出了氫燃料電池商用車。

業(yè)內(nèi)不少人認為，兩種技術(shù)路線將長期互補存在。中國汽車工業(yè)協(xié)會常務(wù)副會長董揚在接受媒體采訪時表示，就當前技術(shù)狀況，純電動汽車更適用于城市、短途、乘用車，而氫燃料電池汽車更適用于長途、重載、商用車。而未來，誰將成為主流，唯有交給市場來回答。

這種按部就班、不溫不火的狀態(tài)，在2017年發(fā)生了改變。當年，我國氫燃料電池汽車的產(chǎn)量達到千余輛。企業(yè)布局產(chǎn)業(yè)上下游動作頻頻，投資密集。國際氫能協(xié)會副主席、清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授、國家973氫能項目首席科學(xué)家毛宗強統(tǒng)計，僅2017年氫燃料電池投資項目就達1000多億元。因此，有人將2017年稱為中國氫燃料電池汽車元年。

這種變化在很大程度上源于政策刺激。

在國家層面，氫能被明確規(guī)劃為我國未來能源架構(gòu)中的一個重要組成部分。相關(guān)部委陸續(xù)出臺政策，如《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》《“十三五”交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》等都將以氫燃料電池汽車為代表的燃料電池汽車作為未來的重點發(fā)展領(lǐng)域。根據(jù)目前的新能源汽車補貼政策，直到2020年，燃料電池的補貼都將不退坡。國家對氫燃料電池汽車的推動態(tài)度可見一斑。

今年初，山東省發(fā)布的新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程實施規(guī)劃中也明確提出，要加快推動氫燃料電池汽車發(fā)展。不久前，青島出臺的《關(guān)于推進新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程的實施意見》提出，青島要著力突破氫能及燃料電池重大關(guān)鍵技術(shù)，推進氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化示范應(yīng)用。

像曾經(jīng)的純電動汽車一樣，政策紅利將首先帶來氫燃料電池汽車在商用車領(lǐng)域的爆發(fā)。毛宗強曾表示，在氫燃料電池小轎車方面，目前日本水平仍然領(lǐng)先，預(yù)計中國會在5-10年間追上日本水平。但是，商用車的門檻則相對要低得多。

有統(tǒng)計顯示，去年我國生產(chǎn)的一千余輛氫燃料電池汽車均為商用車。在國家新能源汽車推廣目錄上，2017年進入當年新發(fā)布目錄的燃料電池汽車共有10家車企的22個車型，全部為商用車，其中絕大部分為城市客車。

根據(jù)2016年工信部組織制定的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，我國到2020年要首先實現(xiàn)在特定地區(qū)公共服務(wù)用車領(lǐng)域5000輛規(guī)模的示范應(yīng)用，而到2030年方實現(xiàn)在私人乘用車、大型商用車領(lǐng)域百萬輛規(guī)模的商業(yè)推廣。

青島漢河新能源科技裝備有限公司也計劃涉足商用車領(lǐng)域。張大偉介紹，公司將開發(fā)燃料電池城市客車，實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)并進行示范運行，目前正與青島本地公交運營企業(yè)商討合作事宜，計劃在青島的公共交通領(lǐng)域推廣。

 “加氫焦慮”是另一道坎

除了高企的電池成本，“加氫焦慮”是氫燃料電池汽車在推廣中必須面對的一道難題。純電動汽車需要有足夠的充電樁配套，氫燃料電池汽車則需要有加氫站的配套。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國已經(jīng)建成并運營的加氫站數(shù)量僅為10余座，主要分布在北京、上海、廣東等地。顯然，這還不足以給市場帶來信心。

 “與氫燃料電池汽車本身的技術(shù)發(fā)展相比，加氫站的建設(shè)數(shù)量仍稍顯遜色。”張大偉說。在他看來，加氫站的普及程度在很大程度上決定了氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化進程。

事實上，自新能源汽車發(fā)展以來，人們就在探討應(yīng)該是“先有雞，還是先有蛋”的問題。在純電動汽車的發(fā)展中，很多充電樁運營企業(yè)一方面為了搶占市場，一方面依托國家補貼，先行建起了一批充電設(shè)施。但是，對氫燃料電池汽車的發(fā)展來說，問題或許沒有這么簡單。

單從成本來看，加氫站的建設(shè)難度就要遠高于充電設(shè)施。據(jù)媒體報道，位于廣東佛山市南海區(qū)丹灶鎮(zhèn)的全國首個市場化建設(shè)運營的加氫站，耗資1550萬元建成。該加氫站配置有儲存區(qū)、加注區(qū)、加氫機等。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員、全國燃料電池與液流電池標準委員會主任委員衣寶廉曾表示，不算土地，一座日加氫能力在200公斤的加氫站的建設(shè)成本至少在1500萬元以上。而目前，建設(shè)一個快充樁的費用為萬元左右，慢充樁的成本則要更低，且充電設(shè)施的建設(shè)更加靈活，既可以在停車場內(nèi)加裝若干個充電樁，也可以建設(shè)單獨的充電站。

雖然，部分地區(qū)已經(jīng)出臺了加氫站建設(shè)的獎補政策，如廣東的佛山市南海區(qū)出臺的扶持辦法提出，新建固定式加氫站最高補貼800萬元，但其余的成本仍不是一筆小數(shù)目。而且，加氫站還涉及氫氣來源、存儲、運輸?shù)葐栴}，這比電能的來源要復(fù)雜得多。

據(jù)李曉錦介紹，目前，國內(nèi)在氫氣長距離存儲、運輸方面的技術(shù)成本還亟待降低。在佛山市南海區(qū)丹灶鎮(zhèn)的加氫站，由于考慮到運輸成本，氫氣主要來自半徑200公里范圍內(nèi)的氫氣生產(chǎn)企業(yè)。“從這一點上說，青島有發(fā)展氫燃料電池汽車的天然優(yōu)勢。”他說。目前，我國氫氣的來源主要有化石燃料轉(zhuǎn)化制氫、氯堿廠副產(chǎn)氫以及水電解制氫等，而青島在副產(chǎn)氫方面資源豐富。青島海晶化工的副產(chǎn)氫可以直接作為氫氣的來源，經(jīng)過一些裝置的加工后，即可使用。

不過，隨著越來越多產(chǎn)業(yè)“大佬”的入局，國家提出的加氫站配套目標或許能提前完成。比如，在廣東，中石化和中石油已與部分城市達成合作，建設(shè)加氫加油合建站項目。豐田也在中國建設(shè)了首座加氫站。按照國家《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》提出的目標，到2020年，我國加氫站的數(shù)量要超過100座。而有業(yè)內(nèi)人士預(yù)計，今年我國加氫站的數(shù)量就或?qū)⑼黄瓢僮?span lang="EN-US">