鉅大LARGE | 點擊量：284次 | 2024年01月18日
氫燃料動力電池的核心技術是硬傷
據(jù)《日本經濟新聞》報道，日產宣布暫停與戴姆勒及福特合作開發(fā)燃料電池車的計劃，將力量集中于發(fā)展電動汽車。曾經受到熱捧的氫燃料電池技術，在其大本營日本遭遇了發(fā)展阻礙。
無獨有偶，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。
相比純電動汽車的技術路線，為何氫燃料電池汽車在國際上引發(fā)了如此大的爭議？要解決這個問題，不僅要理解氫燃料電池在技術上的問題和挑戰(zhàn)，還要了解各國政府在推動該技術背后的動因。
氫燃料電池汽車為何屢遭“拋棄”？
從技術角度來看，燃料電池是一種能量轉化裝置。與一般電池不同的是，氫燃料電池是一種將氫氣和氧氣結合起來產生電力、水和熱的電化學裝置。其反應產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燃燒的效率要高2－3倍，且安靜無污染。
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%
但是，具有這么多優(yōu)勢的燃料電池汽車，為何還會連續(xù)被多家車企“拋棄”呢？這就要從氫能產業(yè)鏈談起。
整個氫能產業(yè)鏈構成包括氫氣制備、氫氣儲運及加注，和氫氣應用。其中氫氣制備是氫能應用的基礎，氫氣的儲運及加注是氫能應用的核心保障，不同方向的應用是氫能實用化的主要途徑和最佳表現(xiàn)形式。根據(jù)產業(yè)鏈所處位置不同，鏈條上的企業(yè)大致可細分為三個部分：
上游，主要包含氫資源的生產、運輸?shù)龋?/p>
中游，為燃料電池系統(tǒng)，主要是電堆和氫氣儲存設備及配件；
下游，是應用板塊，包括加氫站、新能源汽車應用等。
分清了這三個環(huán)節(jié)，下面我們就來看看每個部分所面臨的問題和挑戰(zhàn)：
一、關鍵技術難攻克
了解燃料電池電堆部件的人，對燃料電池的核心技術——“質子交換膜”不會陌生，然而截至目前，全球能夠商業(yè)化供應氫燃料電池質子交換膜材料的公司除了美國杜邦，再無他家。日本境內也有一家公司同樣可以生產，但出于眾所周知的原因，這家公司拒絕對任何國家銷售該產品。
二、成本過高
1、燃料電池車相對獨立復雜的動力系統(tǒng)直接導致燃料電池車的成本增加。比如：豐田Mirai售價6．9萬美元，遠高于其他動力形式的同級別車輛。
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，如此高昂的建設成本顯然是加氫站快速發(fā)展的最大障礙。
3、在目前技術條件下，氫燃料電池的催化劑是鉑金。鉑金全世界產量很低且價格昂貴（大概是黃金的2倍），全球年產量約為兩百噸，60％還被用作首飾材料。而且鉑作為催化劑對氫氣純度要求較高，需要達到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和運輸網(wǎng)絡作為支撐。氫氣本身的安全問題、加注氫燃料時的安全及操作過程中的安全問題都需要解決好。普遍來說，加氫站儲氫裝置應該滿足能承受高壓、具備在線監(jiān)測功能、發(fā)生危險自動報警、良好的經濟性要求。顯然，滿足這些要求的加氫站在初期的建設成本不會低。
國內陸續(xù)出臺燃料電池扶持政策、仍不被專家看好
得益于國家的政策利好及支持，中國的燃料電池汽車技術已初步掌握了整車、動力系統(tǒng)與核心部件的核心技術，基本建立了具有自主知識產權的燃料電池轎車與燃料電池城市客車動力系統(tǒng)技術平臺。在產業(yè)鏈配套，我國初步形成了燃料電池發(fā)動機、動力電池、DC／DC變換器、驅動電機、供氫系統(tǒng)等關鍵零部件的配套研發(fā)體系，實現(xiàn)了百輛級動力系統(tǒng)與整車的生產能力。當前具有“動力系統(tǒng)平臺整車適配、電—電混合能源動力控制、車載高壓儲氫系統(tǒng)、工業(yè)副產氫氣純化利用”的技術特征。
在“十二五規(guī)劃”期間，同濟大學與一汽集團、東風汽車、奇瑞汽車和長安汽車分別打造了燃料電池轎車。2018年6月14日，同濟大學與嘉興市政府、嘉興秀洲區(qū)政府共建新能源汽車產業(yè)基地項目在上海同濟大學簽約。三方將在嘉興市秀洲區(qū)共同推進成立新能源汽車研發(fā)及生產項目。新能源汽車產業(yè)基地包括以下四部分：（一）同濟大學（嘉興）新能源汽車研究院。（二）商用車、乘用車生產制造基地。（三）氫能產業(yè)基地。（四）氫能源應用項目。其中，新能源汽車研究院作為同濟大學二級非獨立法人研究機構，將下設5個研發(fā)中心：氫燃料動力總成研發(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、國際氫能源合作研發(fā)中心。
上汽集團則制定了燃料電池汽車發(fā)展的五年規(guī)劃，以新源動力為燃料電池電堆供應商，開始投入大量資金研發(fā)燃料電池汽車。據(jù)OFweek產業(yè)研究院統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2017年1月至今，全國共生產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％的市場份額。
2018年6月14日，廣東省人民政府發(fā)布《關于加快新能源汽車產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的意見》，該意見指出，全力推進公交電動化（含氫燃料電池汽車），這是繼北京、上海、蘇州、武漢等地之后，又一個發(fā)布了氫燃料電池汽車相關政策的省市。同時，大同、青島、揚州等地也正在醞釀扶持氫燃料電池發(fā)展的相關規(guī)劃。
據(jù)不完全統(tǒng)計，2017年中國的燃料電池車輛商業(yè)化訂單就實現(xiàn)了千輛級的突破。據(jù)同花順財經報道，福田汽車、富瑞特裝、華昌化工、同濟科技等幾乎所有與燃料電池、上游制氫和存儲、材料相關的公司都相繼對外發(fā)布公告，將加碼對氫燃料電池的投資。
看起來市場前景一片大好，資本熱情高漲投資加碼，但是中國相比國外同行，起步還是太晚。
從2001年開始，我國才開始進行氫燃料電池汽車的研發(fā)工作，首次提出氫能產業(yè)發(fā)展計劃是在2016年10月發(fā)布的《中國氫能產業(yè)基礎設施發(fā)展藍皮書（2016）》中，之后發(fā)布的《中國制造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。
同濟大學新能源汽車工程中心張存滿教授表示，“中國氫燃料汽車技術落后國外發(fā)達國家5—10年，起步較晚的中國面臨的一個情況是：國外燃料電池汽車已經突破了技術難關，開始攻克成本和服務設施了，而國內仍然面臨著技術問題。差距保持在5年左右還有機會追趕，若超過10年，追趕起來就會非常吃力了?！?/p>
盡管學界和產業(yè)界普遍認同氫能將極大的豐富未來的能源體系、各國家層面和企業(yè)層面也都對燃料電池汽車市場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、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。清華大學汽車研究所所長、博士生導師陳全世教授在接受媒體采訪時表示，政府和車企應該聯(lián)合大學等研究機構，把膜、催化劑、極板等基礎問題解決了，而不是做多少輛車。在他看來，燃料電池技術不能替代純電動技術。
