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燃料電池車:商業化之路漸行漸近

發布時間: 2015-08-11 09:01:22    來源: 中國科學報
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[摘要]日前,豐田汽車公司對外宣布,計劃今年9、10月在歐美市場出售MIRAI燃料電池汽車。這條消息頓時引發社會各界的廣泛關注,因為這意味著燃料電池汽車的商業化之路曙光已現。

 

  日前,豐田汽車公司對外宣布,計劃今年9、10月在歐美市場出售MIRAI燃料電池汽車。這條消息頓時引發社會各界的廣泛關注,因為這意味著燃料電池汽車的商業化之路曙光已現。

  在理想的狀態下,只要五分鐘,車主就可以給電池灌滿燃料,而不是等上幾個小時來充滿電——這就是燃料電池汽車相比純電動汽車的最大優勢。

  燃料電池汽車也是電動汽車,只不過“電池”是氫氧混合燃料電池。當然,和普通化學電池相比,燃料電池需要補充氫氣。

  應該說,作為汽車大國,中國發展燃料電池汽車,無疑具備相當優勢。那么,中國的燃料電池汽車的研發情況如何?有哪些因素制約其產業化、商業化之路呢?日前,在由電動汽車百人會組織的沙龍上,眾多學者、汽車廠商代表就此進行了深入研討。

  進入商業化誘導期

  由于常規能源的日漸匱乏和排放標準的日益嚴苛,燃料電池汽車(氫新能源車)將有效降低對常規能源的依賴,并減少碳排放。目前,發展燃料電池汽車已經成為世界的一大潮流。

  中國工程院院士衣寶廉指出,燃料電池的發電原理跟鋰電池完全一樣。“但是跟鋰電池不同的是,燃料電池發電工作方式類似傳統的內燃機,要構成一個完整的系統。”

  清華大學教授李建秋介紹,燃料電池是開放體系,氫和氧要源源不斷地輸入到電堆里面,所以它的密封和存儲比較關鍵。電動汽車和燃料電池汽車有各自的優缺點,行駛里程短,電動汽車的成本會低一些,但對于長里程,燃料電池汽車則更具優勢。

  從歷史來看,燃料電池汽車已經走過好幾個階段。在第一階段,科研人員發現燃料電池在汽車啟動后便很快衰減,隨即開始進行攻關。在第二階段,科研人員主要解決燃料電池的可靠性、耐久性等問題。“現在,應該說已經進入了第三階段,主要是進一步降低成本和鉑(Pt)的用量,同時加強加氫站的建設,實現燃料電池車的商業化。”衣寶廉說。

  目前,國際上幾大知名汽車廠商如通用、豐田、戴克和現代,其研發的燃料電池發動機都可以跟現在的內燃機進行互換。相關數據統計,使用燃料電池的大巴車的壽命已經超過了1萬小時,小轎車已經超過了5000小時,達到了國家對汽車的要求。

  那么,這種燃料電池汽車的成本如何?和傳統汽車相比有無優勢呢?

  按照美國能源部的估算,如果量產50萬輛的燃料電池汽車,每臺汽車的燃料電池的成本接近40美元,其價格將會大大降低。如果用戶購買燃料電池的轎車,按照100公里一公斤氫氣來估算,費用約為20元人民幣,比傳統汽車加油的費用要便宜。

  2014年5月,日本經濟產業省發布《氫燃料電池車普及促進策略》,將氫燃料、氫燃料電池車相關的國際技術標準引入日本國內,并將其作為國內氫燃料電池車行業標準。這說明在國家層面,日本已經在大力推進燃料電池汽車。

  “今年,豐田的未來車已經宣布實現了商業化,現在訂貨已經超過了1500輛。”衣寶廉指出,從國際上來看,燃料電池車現在正進入一個商業化的誘導期。

  中國已經全面布局

  那么,對于燃料電池汽車,國內的研發水平及應用情況又是怎樣的?

  事實上,在國家層面上,我國早已意識到燃料電池汽車的先進性??萍疾窟B續出臺了多個五年計劃,對電動汽車技術的研發,包括燃料電池汽車以及氫能技術的研發給予了專項經費的支持。“就中國的燃料電池研發技術來說,在前面三個五年科技計劃支持下,我們基本上掌握了零部件和平臺技術,但是我們在規?;?、標準化、一致性方面還不夠。”李建秋說。

  在國內汽車企業中,目前上汽集團也在開發燃料電池汽車,比如榮威750和榮威950。

  “燃料電池汽車是真正意義上的零排放。此外,它能夠有效利用工業廢氫。”上汽集團燃料電池整車項目總工程偉指出,上汽集團一直貫徹國家能源戰略,瞄準汽車驅動電氣化趨勢,推動燃料電池汽車升級,“2014年,我們開發的榮威750燃料電池汽車參加了整個全國巡游,西線、北線、南線跑了接近1萬公里,西部最遠到了拉薩和日喀則,經受住了不同路況、氣候、海拔的考驗”。

  同濟大學新能源汽車中心主任章桐指出,中國現在已經具備燃料電池汽車產業化的很多條件,“燃料電池汽車本身也是純電動汽車,跟目前國內大規模推廣的(鋰電池)純電動汽車有很多共同之處,我們有很強的行業技術支持。此外,國內從2000年開始做燃料電池汽車,在燃料電池發動機系統方面,包括氫氣的生產、加注、運輸等方面都積累了一定經驗。盡管技術方面不一定是最領先的,但是相應的條件已經都有了”。

  大規模產業化可期

  2014年12月15日,豐田燃料電池汽車Mirai在日本國內開始發售?,F代汽車集團也表示,會在今年開始量產燃料電池汽車。

  毫無疑問,國外的汽車企業已經走在產業化的前端。那么,中國的燃料電池汽車何時能夠迎來大規模的產業化?或者說,燃料電池汽車何時能夠在國內普及?

  在此前出臺的《中國制造2025》中,國家已經明確提出將新能源汽車作為重點發展領域,未來國家將繼續支持電動汽車、燃料電池汽車的發展。其中,燃料電池汽車的戰略目標包括三個階段,第一是在關鍵材料零部件方面逐步實現國產化;第二是燃料電池和電堆整車性能逐步提升;第三方面是要實現燃料電池汽車的運行規模進一步擴大,達到1000輛的運行規模。到2025年,制氫、加氫等配套基礎設施基本完善,燃料電池汽車實現區域小規模運行。這說明,國家對于未來燃料電池汽車的推廣,有著明確的步驟和清醒的認識。

  李劍秋指出,目前,在燃料電池汽車整車技術方面,我們仍然有三大關鍵技術需要攻克,“第一是純電驅動技術,包括純電動或者混合動力的技術;第二是整車的結構安全集成技術;第三是車載的氫能源核燃料電池的技術。未來這個行業應當從材料到單體、發動機、整車形成相應的配合關系”。

  “如果我們國家的政策得當,未來5年內整個燃料電池汽車,包括客車和轎車這兩類,在電池耐久性、PT用量等方面應該會有明顯的突破。”李建秋表示,目前客車已經進入技術示范階段,2020年前后會進入大量的推廣階段。對于轎車來說,由于現在還需要技術攻關,預計到2020年進入大規模產業化建設,2025年前后進入大規模產業化生產階段。

  “2020年這個時間點,可能會是整個燃料電池汽車大發展的階段。”程偉也表示,目前燃料電池汽車對很多整車企業來講可能有點曲高和寡,希望未來有更多的整車企業或者同行參與到燃料電池汽車開發中來,拉動燃料電池汽車產業鏈的發展,為燃料電池汽車的開發多作貢獻。

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