鉅大LARGE | 點擊量：753次 | 2019年06月29日
氫燃料電池汽車的“青春期”迷途
“先是輿論造勢，然后資本入場，大批初創(chuàng)企業(yè)冒出，在一陣狂歡過后，看不到實際利益的資本退潮，無力維持經(jīng)營的初創(chuàng)企業(yè)舉步維艱，再經(jīng)歷一波重新洗牌后，行業(yè)才逐漸進(jìn)入正軌?！币晃煌顿Y人看來,國內(nèi)的新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律往往如此。
在如火如荼的新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展序列中，出現(xiàn)了燃料電池汽車這個新面孔。
很多人第一次聽說氫燃料電池汽車，還是在2018年5月，當(dāng)時領(lǐng)導(dǎo)人考察豐田工廠時的舉動，被解讀為對氫燃料電池汽車行業(yè)釋放出利好信號，國內(nèi)掀起一陣輿論狂潮。
幾乎在一夜之間，氫燃料電池成為各大搜索引擎的熱詞，迅速成為網(wǎng)紅。
實際上，氫燃料電池的發(fā)明時間甚至比內(nèi)燃機(jī)還要早。早在1839年，英國人WilliamR.Grove就發(fā)明了氫燃料電池，取名為氣電池。但由于氫氣供應(yīng)和電池組件的技術(shù)難題，產(chǎn)業(yè)化遲遲難以突破。盡管1967年GM研發(fā)成功了第一輛氫燃料電池汽車，但直到2013年，現(xiàn)代的第三代車型ix35FCEV才實現(xiàn)了氫燃料電池汽車的首次商業(yè)化量產(chǎn)。至此，距離氫燃料電池出現(xiàn)已經(jīng)過去174年。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
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-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
即便如此，在市場競爭力上，豐田、現(xiàn)代等技術(shù)領(lǐng)先的氫燃料電池汽車尚不足以與燃油汽車，動力電池汽車抗衡。
在政策引導(dǎo)和資本加持下，與海外先進(jìn)廠商差距明顯的國內(nèi)氫燃料電池汽車加速發(fā)展，如同進(jìn)入“青春期”的孩子般，對于未來發(fā)展方向的迷茫隨之而來。
技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展孰先孰后
“太貴了，太貴了！”
在全國首個市場化建設(shè)運(yùn)營的瑞暉加氫站調(diào)研活動中，當(dāng)了解到加一公斤氫氣在沒有補(bǔ)貼的情況下需要60元時，全國氫能標(biāo)準(zhǔn)化委員會委員及副秘書長王業(yè)勤連聲說貴。
王業(yè)勤關(guān)心的價格問題出現(xiàn)在了2019年兩會期間的《政府工作報告》中。4月初，《國務(wù)院關(guān)于落實重點工作部門分工的意見》再次提及加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，明確加氫站建設(shè)、審批的主管部門，為打通加氫站建設(shè)審批流程奠定基礎(chǔ)。
佛山、中山、濟(jì)南、六安等多個城市氫燃料補(bǔ)貼政策相繼出臺，以補(bǔ)貼促進(jìn)加氫站建設(shè)和運(yùn)營。
按照工信部組織制定的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，到2020、2025、2030年將分別建成100、300、1000座加氫站。
據(jù)了解，由于加氫站建設(shè)成本過高，市場需求不足，截止2018年底國內(nèi)加氫站數(shù)量僅26座，早在2007年、2010年建成的上海世博會加氫站和廣州亞運(yùn)會加氫站甚至已經(jīng)拆除。在目前的技術(shù)環(huán)境和市場條件下，突然開始在全國布局氫能網(wǎng)絡(luò)，是否舍本逐末？
新材料在線?調(diào)研發(fā)現(xiàn)，行業(yè)內(nèi)對此呈兩種態(tài)度。
一方觀點認(rèn)為在當(dāng)前氫能技術(shù)和燃料電池技術(shù)都并不成熟的情況下，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先發(fā)展技術(shù)而非實際應(yīng)用。
以制氫為例，清華大學(xué)陳全世教授就曾指出，燃料電池技術(shù)所需要的氫純度要求非常高，至少要達(dá)到99.99%，其中一氧化碳的濃度要保持10-6以下，否則會導(dǎo)致催化劑鉑金中毒。工業(yè)副產(chǎn)的氫氣提純難度大，而電解水制氫純度高，但成本是煤炭天然氣制氫的2-3倍。
除此之外，氫氣的儲備、運(yùn)輸、加注都對技術(shù)和成本提出了很高的要求。
中國科學(xué)院院士歐陽明高在公開發(fā)言中表示，“現(xiàn)在的氫能技術(shù)，如制氫、儲氫、運(yùn)氫等，很多都是多年前的工藝，這些工藝能效偏低、成本偏高，并不理想，需要技術(shù)上的更新?！?/p>
盡管技術(shù)方面存在諸多問題，但主流觀點仍然堅持應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)在應(yīng)用端的扶持力度，中國工程院院士干勇就是其中代表。
“氫能的應(yīng)用牽扯到一系列的綜合技術(shù)，從材料，到運(yùn)輸、加氫，再到最后運(yùn)行，氫能產(chǎn)業(yè)較為復(fù)雜，純靠市場機(jī)制和某一個企業(yè)無法完成，要充分發(fā)揮體制優(yōu)勢，有效地組織各方利益相關(guān)者、清晰的操作路徑非常重要。”
在一次論壇公開演講中，干勇特別強(qiáng)調(diào)氫燃料電池不能走鋰電池的老路，應(yīng)當(dāng)特別重視加氫站的作用。
廣東省燃料電池技術(shù)重點實驗室主任廖世軍對接受新材料在線?解釋：“國家對于氫燃料電池目前采取的是一種末端拉動戰(zhàn)略，構(gòu)成需求后倒逼上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，通過氫燃料電池汽車來帶動電堆的發(fā)展，通過電堆來帶動材料的發(fā)展?！?/p>
基礎(chǔ)部件與核心技術(shù)的路線之爭
“好大喜功是我們這個行業(yè)最大的問題，將過多的精力聚焦在高難度技術(shù)上，而許多基礎(chǔ)部件的問題都沒有做好?！币晃粡氖職淙剂想姵匮邪l(fā)二十余年的工程師對新材料在線?稱。
在技術(shù)層面，對于氫燃料電池的技術(shù)發(fā)展路線同樣存在激烈爭議。新材料在線?調(diào)研發(fā)現(xiàn)，多名從事研發(fā)工作的一線工程師對于氫燃料電池行業(yè)浮躁的氛圍表示不滿。
從氫燃料電池的結(jié)構(gòu)來看，由質(zhì)子交換膜、催化劑和氣體擴(kuò)散層三者構(gòu)成的膜電極組件是最核心的部件。由于其核心關(guān)鍵作用，許多初創(chuàng)企業(yè)將核心發(fā)展目標(biāo)定位于上述材料的突破。
燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈全景圖
然而在上述從業(yè)多年的工程師看來，除了核心部件，諸如電磁閥、傳感器等基礎(chǔ)部件，國內(nèi)目前都沒有做好，這些部件對氫燃料電池的性能同樣重要。
相比執(zhí)著于將基礎(chǔ)工作做扎實的一線工程師，行業(yè)專家則更傾向于集中精力突破關(guān)鍵技術(shù)。
“我們并不一定要?dú)淙剂想姵氐耐耆珖a(chǎn)化，許多輔助件都可以通過國際合作解決，但關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵材料一定要自己掌握?！绷问儡姺Q。
以質(zhì)子交換膜為例，其性能對氫燃料電池的使用性能、壽命、成本等有決定性的影響，成本占到了整個燃料電池堆的12%。
目前主流的質(zhì)子交換膜是全氟磺酸膜，其碳-氟鍵的鍵能高，使其力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，而且其使用壽命也遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于其他膜材料。然而制成全氟磺酸膜的主要原材料全氟磺酸樹脂長期以來被美國科慕（Chemours）和日本旭化成等壟斷，盡管國內(nèi)如東岳集團(tuán)已經(jīng)實現(xiàn)氟磺酸樹脂的量產(chǎn)，但整體而言，國內(nèi)的加工技術(shù)仍不成熟。
催化劑是燃料電池的另一大關(guān)鍵材料，其作用是促進(jìn)氫、氧在電極上的氧化還原過程。目前市面上，好的催化劑是鉑和鉑基催化劑。由于鉑金的昂貴和稀有，降低鉑用量一直是催化劑研究的主要方向。
從目催化劑研究海內(nèi)外對比來看，海外的鉑族金屬載量已經(jīng)進(jìn)展到0.06g/kW0.35mg/cm2；國內(nèi)為0.3g/kW，0.16mg/cm2?；钚运p方面，海外已經(jīng)實現(xiàn)3萬次循環(huán)后衰減在5%以內(nèi)；國內(nèi)3000次循環(huán)后衰減達(dá)到86%，技術(shù)差距仍然巨大。
氣體擴(kuò)散層在膜電極組起到機(jī)械支撐、實現(xiàn)氣體擴(kuò)散以及通導(dǎo)電流的作用，氣體擴(kuò)散層通常由基底層和微孔層組成，基底層通常使用多孔的碳纖維紙、碳纖維織布、碳纖維非紡材料及碳黑紙來制備。然而，目前碳紙產(chǎn)品主要被日本東麗、德國SGL（被三菱收購）等幾個國際大生產(chǎn)商所壟斷，國內(nèi)的大規(guī)模量產(chǎn)水平仍未突破。
“現(xiàn)在中國的氫燃料電池行業(yè)問題就在于力量太過分散，幾個人就可以辦一家公司。氫燃料電池要高水平，要大幅降低成本，要有競爭力，這不是小事，所以應(yīng)該集中力量”。干勇公開強(qiáng)調(diào)。
內(nèi)冷外熱之憂
中國氫燃料電池車長期以來依靠高校等科研單位在推進(jìn)，大企業(yè)作為主體一直處于缺失狀態(tài)，已經(jīng)參與的企業(yè)也猶豫不決。這導(dǎo)致我國燃料電池汽車發(fā)展“起個大早、趕個晚集”。
據(jù)了解，早在1999年，清華大學(xué)就“做”出了第一輛燃料電池觀光車。北京富原、綠能等企業(yè)在90年代就已經(jīng)展開對膜電極等關(guān)鍵部件的研發(fā)，苦于沒有下游市場，以失敗告終。
盡管在經(jīng)歷2018年5月份的輿論高潮后，氫燃料電池汽車熱度迅速提升，但在業(yè)內(nèi)人士看來，熱鬧的僅僅是表象。
新材料在線?調(diào)研發(fā)現(xiàn)，一家成立于2018年的氫燃料電池初創(chuàng)公司，對外公開的經(jīng)營范圍包括“燃料電池發(fā)動機(jī)、燃料電池測試設(shè)備、儲能電池系統(tǒng)與自動化控制相關(guān)的系統(tǒng)集成產(chǎn)品的研發(fā)、銷售、運(yùn)營?！钡珜嶋H上，該公司目前并無實質(zhì)性業(yè)務(wù)開展。
“這個行業(yè)目前的狀況就是內(nèi)冷外熱，表面上轟轟烈烈，但實實在在做研發(fā)、做產(chǎn)業(yè)化的并不多?！鄙鲜龉こ處煼Q。
另一方面，對于氫燃料電池汽車行業(yè)的支持仍在不斷加強(qiáng)。
2019年全國兩會間，政府對新能源汽車發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行了調(diào)整，將對純電動汽車的補(bǔ)貼，轉(zhuǎn)向?qū)Τ潆姌?、加氫站等建設(shè)進(jìn)行補(bǔ)貼，將氫燃料電池車寫進(jìn)了新的汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，尤其是燃料電池汽車的基礎(chǔ)設(shè)施加氫站的發(fā)展進(jìn)行了頂層政策支持。
3月15日，十三屆二次會議審議后的《政府工作報告》補(bǔ)充了“推動充電、加氫等設(shè)施建設(shè)”等內(nèi)容。
發(fā)改委在《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展計劃草案的報告》中也相應(yīng)增加了“加強(qiáng)城市停車場和新能源汽車充電、加氫等設(shè)施建設(shè)”內(nèi)容。
政策的扶持能否帶動帶動氫燃料電池汽車行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化熱情？依靠補(bǔ)貼帶動的市場如何避免畸形發(fā)展？進(jìn)入“青春期”的氫燃料電池汽車行業(yè)在疑惑中前行。
