鉅大LARGE | 點擊量：413次 | 2023年11月06日
專訪我國工程院院士衣寶廉：燃料動力鋰電池轎車實現(xiàn)大規(guī)模商用需解決三高問題
中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員衣寶廉近日針對行業(yè)熱點及爭議話題接受了媒體訪問。他認為，燃料電池轎車進入尋常百姓家是能實現(xiàn)的；氫能汽車大規(guī)模商用，須先解決三高問題；氫能汽車和鋰電汽車不會相互取代。
采訪全文如下：
燃料電池轎車進入尋常百姓家，是能實現(xiàn)的
有消息稱，本田宣布計劃將于年內(nèi)停止生產(chǎn)氫燃料電池車CLARITYFUELCELL，更專注電動車生產(chǎn)，有評論看衰燃料車，認為日本押錯寶，作為氫燃料電池界的權(quán)威專家，您有何看法？
衣寶廉：現(xiàn)在燃料電池車沒有政府補貼，企業(yè)是賠錢的。中國因為地方政府或特殊企業(yè)買單，燃料電池車還有市場，所以豐田、現(xiàn)代、巴拉德等均進入中國。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
本田燃料電池車技術(shù)幾經(jīng)變動，并沒有大量進入市場，它的技術(shù)還需創(chuàng)新和降低成本。因此它在停產(chǎn)同時，還和美國通用在發(fā)展燃料電池車技術(shù)。
汽車在轉(zhuǎn)型，電動化時代，什么事均可能發(fā)生，正像有人不停報道鋰離子電動車燃燒爆炸一樣。
本田宣布停產(chǎn)燃料電池車，不過是燃料電池車發(fā)展過程中的插曲，不會影響堅定發(fā)展燃料電池車人的初心與信念。
目前消費者開的電動汽車，像特斯拉、蔚來、理想等等，用的都是鋰電池，那氫燃料電池車，您覺得什么時候能走入尋常百姓家？要想實現(xiàn)大規(guī)模商用，您覺得需要克服什么問題？
衣寶廉：氫燃料電池的比能量高，可達到0.5—1.0Kwh/kg，是鋰離子電池的2-3倍，所以它特別適合長距離運行的重載車。目前通過示范運行，已經(jīng)證明燃料電池汽車運行的舒適性，運行里程和加氫時間等都可以和燃油汽車媲美。
但燃料電池汽車普及還受兩個條件限制：加氫站的數(shù)量和密度、整車的售價，加氫站數(shù)量不夠，布局不合理，就會影響到氫的儲運和加注，繼而影響燃料電池汽車的行駛里程；整車價格如果居高，普通消費者也很難有消費承受力。
我認為，要實現(xiàn)關(guān)鍵材料與部件批量生產(chǎn)，初步降低燃料電池發(fā)動機的成本，應該先商業(yè)化對加氫站依賴度低的商用車，特別是重卡車。
進一步依靠科技創(chuàng)新，簡化電堆材料和系統(tǒng)部件，進一步降低發(fā)動機成本和對氫氣純度的要求，降低燃料氫成本，延長發(fā)動機壽命，結(jié)合加氫站進一步普及氫能發(fā)展，燃料電池也可以進軍乘用車市場。
時間上，我認為最早要到2030-2035年燃料電池轎車可能進入尋常百姓家。
氫能汽車大規(guī)模商用，須先解決三高
關(guān)于車用氫能的經(jīng)濟性，現(xiàn)在的成本高成什么樣，主要是什么原因？
衣寶廉：科技部2001年成立電動汽車總體專家組，負責電動汽車重大專項。時任總體專家組組長是萬鋼（現(xiàn)為全國政協(xié)副主席、中國科協(xié)主席），我是專家組的成員。現(xiàn)在的新能源汽車“三縱三橫”發(fā)展戰(zhàn)略，就是當時總體專家組提出來的。
我國從20世紀末就發(fā)展燃料電池汽車，但發(fā)展速度比基礎(chǔ)好的鋰離子電池車慢得多。由于燃料電池基礎(chǔ)弱，電堆功率低，萬鋼等提出電——電混合的技術(shù)路線，即燃料電池與鋰離子或超級電容器電電混合，不但延長燃料電池壽命，還大幅度提高了燃料電池車性能，這種技術(shù)路線現(xiàn)在已為全世界的燃料電池車采用。
但直到“十三五”開始，我國還存在關(guān)鍵材料與部件需要高價從國外進口的現(xiàn)實，導致燃料電池發(fā)動機成本居高不下，每千瓦電堆售價近萬元，發(fā)動機售價翻倍。
燃料電池車現(xiàn)在存在三高：一是燃料電池發(fā)動機貴，導致車貴，是燃油車2-3倍，鋰離子電池車1.5-2倍。二是燃料氫貴，一般售價是每公斤60元左右。三是加氫站建設(shè)費用高，每座達到1000-1500萬元。
所以盡管燃料電池車之前在北京奧運會、上海世博會很好地完成了示范任務(wù)，但產(chǎn)業(yè)化的路很難走通。
也是因為這個原因，國家五部委才會聯(lián)合出臺燃料電池城市群示范計劃。
在雙碳目標的指引下，國內(nèi)24個省、市發(fā)布十四五氫能與燃料電池車發(fā)展規(guī)劃。世界各國燃料電池車和知名制造商如加拿大巴拉德、日本豐田、韓國現(xiàn)代、德國博世等都以合資或獨資形式進入中國。因此，我國在四年內(nèi)解決關(guān)鍵材料與部件的卡脖子技術(shù)和實現(xiàn)批量生產(chǎn)沒有問題。比如在本世紀初買一臺燃料電池車的空壓機要進口，20多萬元，還不好買到?，F(xiàn)在國內(nèi)已有近十家企業(yè)有產(chǎn)品，售價低于四萬元。
我們既要忙于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，也要有持續(xù)降低成本的研發(fā)力量，同時還要有對核心關(guān)鍵技術(shù)進行攻關(guān)的能力，因為解決卡脖子技術(shù)并不意味著達到了國際先進水平。比如質(zhì)子交換膜，我們有15微米的膜，美國戈爾公司已有8微米的復合膜，想裝高性能的電堆，企業(yè)還得買戈爾的膜。因此我們不但要解決卡脖子技術(shù)，還要達到世界先進水平。
氫能汽車和鋰電汽車不會相互取代
在燃料電池和鋰電池兩者之間，會是什么樣的競爭趨勢？鋰電池技術(shù)本身還能有發(fā)展空間么？鋰電池車會被燃料電池車取代么？
衣寶廉：在本世紀初科技部支持研發(fā)電動汽車，成立重大專項，總體專家組制定技術(shù)路線，提出純電、混合動力和燃料電池多元并重發(fā)展。但因為鋰離子電池技術(shù)與批量生產(chǎn)均有較好基礎(chǔ)，鋰離子電池車就得到了快速發(fā)展。
經(jīng)過示范，持續(xù)創(chuàng)新，鋰離子電池車不但實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，銷量達百萬量級，而且引領(lǐng)世界電動車進程，在中國還涌現(xiàn)出寧德時代、比亞迪等國際知名的電池生產(chǎn)企業(yè)。
但鋰離子電池車還有續(xù)航里程短、充電時間長、燃燒爆炸等問題。現(xiàn)在在發(fā)展的換電站技術(shù)，可以解決充電時間長、里程焦慮等問題，但做到換電站普適性，還需要較長時間。解決燃燒爆炸問題，要寄希望于固態(tài)電池，這可能需要更長時間。但比亞迪的刀片電池、廣汽的彈匣電池等技術(shù)，有望解決這一問題，我們還是等待大規(guī)模行車實驗的結(jié)果。
如果后面用四年時間能解決卡脖子技術(shù)和關(guān)鍵材料與部件的批量生產(chǎn)，大幅度降低成本，到2025-2030年，燃料電池車可能在售價上接近鋰離子電池車，在商用車方面能顯示出優(yōu)越性。
還必須創(chuàng)新，比如要靠創(chuàng)新簡化電池系統(tǒng)和電堆結(jié)構(gòu)，如去掉增濕器和擴散層，提高電池工作溫度到150-200度，消除兩相流，改進流體分配，提高電堆工作電流密度和比功率等。
現(xiàn)在看來，燃料電池車和鋰電池車都在進步，而不是誰消滅誰。未來鋰電池車可能在乘用車、短程車上占優(yōu)勢；燃料電池車在長程、重載的商用車會占優(yōu)勢。燃料電池的比能量高，可達0.5—1.0Kw/kg，所以它特別適于重載長途車，燃料電池重卡現(xiàn)在是世界研發(fā)銷售的熱點。二者可以通過競爭相互促進，共同為碳中和貢獻力量。
有專家說，氫的“四個最”是靠研發(fā)無法改變的：體積能量密度最低的物質(zhì)、最小的分子、最易泄漏、最寬爆炸范圍，它的應用面臨的不光是運輸和儲存難題，還有安全性，您怎么看？
衣寶廉：物質(zhì)本性是不能改變的，但我們可以通過技術(shù)進步，找出合適的應對方法。
一方面，氫的體積能量密度最低，但它的質(zhì)量能量密度高于石油和天然氣幾倍。人們可以將氫氣加壓儲存在壓力容器中，現(xiàn)在四型儲氫瓶的儲氫已達到6%左右，可以滿足汽車應用。對重卡因為運行里程長，燃料電池功率大，最好采用液氫。
另一方面，對于安全問題，氫不但分子小易滲漏，還具有氫脆特性，因此要研發(fā)抗氫脆的材料，制備輸氫管道和研發(fā)抗氫脆的涂料，改造天然氣管網(wǎng)，用于摻氫運輸。
對于安全問題，要利用氫的另外兩個特性：擴散速度快、易檢測。在可能有氫泄漏的地點，均安裝氫氣傳感器，當氫濃度達到千分之五時，自動啟動軸流風機，將氫氣排除，確保安全。至今全世界有三萬多輛燃料電池車在運行，還沒有一輛車發(fā)生燃燒和爆炸事故。
燃料氫氣儲存在高壓氫瓶內(nèi)，只要發(fā)現(xiàn)燃料電池有故障，關(guān)上氫源，燃料電池不會發(fā)生燃燒和爆炸?？茖W大師
