鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：317次 | 2024年01月18日
氫燃料動(dòng)力電池的核心技術(shù)是硬傷
據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》報(bào)道，日產(chǎn)宣布暫停與戴姆勒及福特合作開發(fā)燃料電池車的計(jì)劃，將力量集中于發(fā)展電動(dòng)汽車。曾經(jīng)受到熱捧的氫燃料電池技術(shù)，在其大本營(yíng)日本遭遇了發(fā)展阻礙。
無獨(dú)有偶，福特汽車也在6月13日也發(fā)布聲明稱，其與戴姆勒位于不列顛哥倫比亞省本那比的燃料電池合資公司將于2018年夏季關(guān)閉。不過，分分合合乃商家常事，那邊忙著分手，這邊奧迪和現(xiàn)代宣布達(dá)成專利交叉許可協(xié)議，將共同開發(fā)氫燃料電池汽車。
相比純電動(dòng)汽車的技術(shù)路線，為何氫燃料電池汽車在國(guó)際上引發(fā)了如此大的爭(zhēng)議？要解決這個(gè)問題，不僅要理解氫燃料電池在技術(shù)上的問題和挑戰(zhàn)，還要了解各國(guó)政府在推動(dòng)該技術(shù)背后的動(dòng)因。
氫燃料電池汽車為何屢遭“拋棄”？
從技術(shù)角度來看，燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置。與一般電池不同的是，氫燃料電池是一種將氫氣和氧氣結(jié)合起來產(chǎn)生電力、水和熱的電化學(xué)裝置。其反應(yīng)產(chǎn)生的廢料除了微量的二氧化碳和氮氧化物外，主要是水。燃料電池的做功比氫氣單純?nèi)紵男室?－3倍，且安靜無污染。
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-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
但是，具有這么多優(yōu)勢(shì)的燃料電池汽車，為何還會(huì)連續(xù)被多家車企“拋棄”呢？這就要從氫能產(chǎn)業(yè)鏈談起。
整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成包括氫氣制備、氫氣儲(chǔ)運(yùn)及加注，和氫氣應(yīng)用。其中氫氣制備是氫能應(yīng)用的基礎(chǔ)，氫氣的儲(chǔ)運(yùn)及加注是氫能應(yīng)用的核心保障，不同方向的應(yīng)用是氫能實(shí)用化的主要途徑和最佳表現(xiàn)形式。根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈所處位置不同，鏈條上的企業(yè)大致可細(xì)分為三個(gè)部分：
上游，主要包含氫資源的生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)龋?/p>
中游，為燃料電池系統(tǒng)，主要是電堆和氫氣儲(chǔ)存設(shè)備及配件；
下游，是應(yīng)用板塊，包括加氫站、新能源汽車應(yīng)用等。
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分清了這三個(gè)環(huán)節(jié)，下面我們就來看看每個(gè)部分所面臨的問題和挑戰(zhàn)：
一、關(guān)鍵技術(shù)難攻克
了解燃料電池電堆部件的人，對(duì)燃料電池的核心技術(shù)——“質(zhì)子交換膜”不會(huì)陌生，然而截至目前，全球能夠商業(yè)化供應(yīng)氫燃料電池質(zhì)子交換膜材料的公司除了美國(guó)杜邦，再無他家。日本境內(nèi)也有一家公司同樣可以生產(chǎn)，但出于眾所周知的原因，這家公司拒絕對(duì)任何國(guó)家銷售該產(chǎn)品。
二、成本過高
1、燃料電池車相對(duì)獨(dú)立復(fù)雜的動(dòng)力系統(tǒng)直接導(dǎo)致燃料電池車的成本增加。比如：豐田Mirai售價(jià)6．9萬美元，遠(yuǎn)高于其他動(dòng)力形式的同級(jí)別車輛。
2、數(shù)據(jù)顯示，目前，建成一座加氫能力大于200公斤的加氫站需要1000多萬元，如此高昂的建設(shè)成本顯然是加氫站快速發(fā)展的最大障礙。
3、在目前技術(shù)條件下，氫燃料電池的催化劑是鉑金。鉑金全世界產(chǎn)量很低且價(jià)格昂貴（大概是黃金的2倍），全球年產(chǎn)量約為兩百噸，60％還被用作首飾材料。而且鉑作為催化劑對(duì)氫氣純度要求較高，需要達(dá)到99．99％以上。
三、安全問題
燃料電池加氫的背后，需要一整套氫能源生產(chǎn)和運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)作為支撐。氫氣本身的安全問題、加注氫燃料時(shí)的安全及操作過程中的安全問題都需要解決好。普遍來說，加氫站儲(chǔ)氫裝置應(yīng)該滿足能承受高壓、具備在線監(jiān)測(cè)功能、發(fā)生危險(xiǎn)自動(dòng)報(bào)警、良好的經(jīng)濟(jì)性要求。顯然，滿足這些要求的加氫站在初期的建設(shè)成本不會(huì)低。
國(guó)內(nèi)陸續(xù)出臺(tái)燃料電池扶持政策、仍不被專家看好
得益于國(guó)家的政策利好及支持，中國(guó)的燃料電池汽車技術(shù)已初步掌握了整車、動(dòng)力系統(tǒng)與核心部件的核心技術(shù)，基本建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電池轎車與燃料電池城市客車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)。在產(chǎn)業(yè)鏈配套，我國(guó)初步形成了燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池、DC／DC變換器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、供氫系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件的配套研發(fā)體系，實(shí)現(xiàn)了百輛級(jí)動(dòng)力系統(tǒng)與整車的生產(chǎn)能力。當(dāng)前具有“動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)整車適配、電—電混合能源動(dòng)力控制、車載高壓儲(chǔ)氫系統(tǒng)、工業(yè)副產(chǎn)氫氣純化利用”的技術(shù)特征。
在“十二五規(guī)劃”期間，同濟(jì)大學(xué)與一汽集團(tuán)、東風(fēng)汽車、奇瑞汽車和長(zhǎng)安汽車分別打造了燃料電池轎車。2018年6月14日，同濟(jì)大學(xué)與嘉興市政府、嘉興秀洲區(qū)政府共建新能源汽車產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目在上海同濟(jì)大學(xué)簽約。三方將在嘉興市秀洲區(qū)共同推進(jìn)成立新能源汽車研發(fā)及生產(chǎn)項(xiàng)目。新能源汽車產(chǎn)業(yè)基地包括以下四部分：（一）同濟(jì)大學(xué)（嘉興）新能源汽車研究院。（二）商用車、乘用車生產(chǎn)制造基地。（三）氫能產(chǎn)業(yè)基地。（四）氫能源應(yīng)用項(xiàng)目。其中，新能源汽車研究院作為同濟(jì)大學(xué)二級(jí)非獨(dú)立法人研究機(jī)構(gòu)，將下設(shè)5個(gè)研發(fā)中心：氫燃料動(dòng)力總成研發(fā)中心、智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)研發(fā)中心、商用車整車研發(fā)中心、乘用車研發(fā)中心、國(guó)際氫能源合作研發(fā)中心。
上汽集團(tuán)則制定了燃料電池汽車發(fā)展的五年規(guī)劃，以新源動(dòng)力為燃料電池電堆供應(yīng)商，開始投入大量資金研發(fā)燃料電池汽車。據(jù)OFweek產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2017年1月至今，全國(guó)共生產(chǎn)150輛氫燃料客車，其中北汽福田汽車股份有限公司和上海汽車商用車有限公司共占據(jù)84％的市場(chǎng)份額。
2018年6月14日，廣東省人民政府發(fā)布《關(guān)于加快新能源汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的意見》，該意見指出，全力推進(jìn)公交電動(dòng)化（含氫燃料電池汽車），這是繼北京、上海、蘇州、武漢等地之后，又一個(gè)發(fā)布了氫燃料電池汽車相關(guān)政策的省市。同時(shí)，大同、青島、揚(yáng)州等地也正在醞釀扶持氫燃料電池發(fā)展的相關(guān)規(guī)劃。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2017年中國(guó)的燃料電池車輛商業(yè)化訂單就實(shí)現(xiàn)了千輛級(jí)的突破。據(jù)同花順財(cái)經(jīng)報(bào)道，福田汽車、富瑞特裝、華昌化工、同濟(jì)科技等幾乎所有與燃料電池、上游制氫和存儲(chǔ)、材料相關(guān)的公司都相繼對(duì)外發(fā)布公告，將加碼對(duì)氫燃料電池的投資。
看起來市場(chǎng)前景一片大好，資本熱情高漲投資加碼，但是中國(guó)相比國(guó)外同行，起步還是太晚。
從2001年開始，我國(guó)才開始進(jìn)行氫燃料電池汽車的研發(fā)工作，首次提出氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃是在2016年10月發(fā)布的《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書（2016）》中，之后發(fā)布的《中國(guó)制造2025》中才明確提出了燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃。而美國(guó)的通用在1966年開始研發(fā)氫燃料電池汽車，日本的本田則開始于1992年。
同濟(jì)大學(xué)新能源汽車工程中心張存滿教授表示，“中國(guó)氫燃料汽車技術(shù)落后國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家5—10年，起步較晚的中國(guó)面臨的一個(gè)情況是：國(guó)外燃料電池汽車已經(jīng)突破了技術(shù)難關(guān)，開始攻克成本和服務(wù)設(shè)施了，而國(guó)內(nèi)仍然面臨著技術(shù)問題。差距保持在5年左右還有機(jī)會(huì)追趕，若超過10年，追趕起來就會(huì)非常吃力了?！?/p>
盡管學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)同氫能將極大的豐富未來的能源體系、各國(guó)家層面和企業(yè)層面也都對(duì)燃料電池汽車市場(chǎng)抱有很大的熱情和希望，但是不斷清潔化的傳統(tǒng)石化能源以及更多能源儲(chǔ)備的發(fā)掘，都將為氫能的大規(guī)模利用帶來不確定性，而且核心技術(shù)、車輛和加氫站的巨大成本、安全問題都是橫跨在政府和企業(yè)面前的一條極難逾越的鴻溝。清華大學(xué)汽車研究所所長(zhǎng)、博士生導(dǎo)師陳全世教授在接受媒體采訪時(shí)表示，政府和車企應(yīng)該聯(lián)合大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)，把膜、催化劑、極板等基礎(chǔ)問題解決了，而不是做多少輛車。在他看來，燃料電池技術(shù)不能替代純電動(dòng)技術(shù)。
