中國氫燃料電池車(chē)：加大協(xié)同創(chuàng )新 奔向10萬(wàn)目標

　　科技部部長(cháng)萬(wàn)鋼近日有關(guān)氫能燃料電池汽車(chē)發(fā)展的講話(huà)引起了業(yè)內廣泛關(guān)注。他在題為“未來(lái)出行——氫燃料電池及智能車(chē)輛技術(shù)”國際研討會(huì )上表示，氫能燃料電池目前在壽命、可靠性、使用性能上基本達到車(chē)輛使用要求，中國已初步掌握了相關(guān)核心技術(shù)，基本建立了具有自主知識產(chǎn)權的燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統技術(shù)平臺。未來(lái)要加強協(xié)同創(chuàng )新，加快推動(dòng)氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展。人們從萬(wàn)鋼講話(huà)中不難解讀出中國新能源汽車(chē)發(fā)展的一大重要趨勢，即氫燃料電池汽車(chē)將成重要發(fā)展方向。

　　萬(wàn)鋼作為學(xué)者型官員，是汽車(chē)領(lǐng)域權威專(zhuān)家，他于本世紀初曾任國家“863”計劃電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項首席科學(xué)家、總體組組長(cháng)，并作為第一課題負責人承擔了該項目中技術(shù)最為復雜、任務(wù)最為繁重的燃料電池轎車(chē)項目。正是出于對燃料電池特別是氫燃料電池的深刻認知，萬(wàn)鋼在多個(gè)場(chǎng)合下提醒產(chǎn)業(yè)界在大力發(fā)展純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)的同時(shí)，也要高度重視氫燃料電池汽車(chē)的研發(fā)。

　　體現綠色理念 隱含發(fā)展難題

　　燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉化為電能的發(fā)電裝置。中國電子科技集團公司第十八研究所的付甜甜介紹說(shuō)，燃料電池概念最早由英國威爾士科學(xué)家格羅夫于1839年提出。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，電就被生產(chǎn)出來(lái)。它從外表上看有正負極和電解質(zhì)等，像一個(gè)蓄電池，但實(shí)質(zhì)上它不能“儲電”而是一個(gè)“發(fā)電廠(chǎng)”。

　　氫燃料電池是使用氫制造能量的電池。其發(fā)電的基本原理是電解水的逆反應，其產(chǎn)物是電和水。具體反應過(guò)程為：電池陽(yáng)極上的氫在催化劑作用下分解為質(zhì)子和電子，帶陽(yáng)電荷的質(zhì)子穿過(guò)隔膜到達陰極，帶陰電荷的電子則在外部電路運行，從而產(chǎn)生電能;在陰極上的氧離子在催化劑作用下和電子、質(zhì)子發(fā)生化合反應生成水。電池組通過(guò)像這樣大量串聯(lián)的燃料電池，就可以產(chǎn)生足夠的電能來(lái)驅動(dòng)汽車(chē)。氫燃料電池與普通電池的區別主要在于：干電池、蓄電池是一種儲能裝置，是把電能貯存起來(lái)，需要時(shí)再釋放出來(lái);而氫燃料電池嚴格地說(shuō)是一種把化學(xué)能直接轉化為電能的發(fā)電裝置。

　　我們不難發(fā)現，氫燃料電池不僅能量轉換效率高，只產(chǎn)生水和熱，對環(huán)境無(wú)污染，綠色環(huán)保，而且無(wú)振動(dòng)、噪聲低、使用壽命長(cháng)。同時(shí)，燃料電池所使用的氫燃料來(lái)源廣泛，可采用水分解制氫，也可以從再生能源中獲得。相比純電動(dòng)汽車(chē)的蓄電池，氫燃料電池充電時(shí)間要短得多，更換更便捷。付甜甜也指出了氫燃料電池存在的三大局限：一是制氫儲氫技術(shù)復雜，價(jià)格昂貴;二是對密封性要求嚴格，使得燃料電池發(fā)動(dòng)機的制造工藝相對復雜，使用、維護困難;三是由于燃料電池不能充電，氫燃料電動(dòng)汽車(chē)必須配備輔助電池系統。

　　奮起迎頭追趕 奠定發(fā)展基礎

　　付甜甜介紹說(shuō)，世界上第一輛可使用的氫燃料電池汽車(chē)是由通用汽車(chē)公司于1968年制造的，該汽車(chē)以廂式貨車(chē)為基礎，裝載了最大功率為150千瓦的燃料電池組，續航里程為200公里。20世紀90年代，燃料電池電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)受到了空前重視，世界主要汽車(chē)廠(chǎng)商投入了大量的人力和物力研發(fā)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)。新世紀伊始，通用汽車(chē)公司接連推出了“氫動(dòng)3號”和“Sequel”兩款經(jīng)典氫燃料電池汽車(chē)。2015年，日本豐田汽車(chē)公司正式發(fā)布了其量產(chǎn)版氫燃料電池車(chē)“未來(lái)”，相當于2.0發(fā)動(dòng)機轎車(chē)水平，續行達到500公里。

　　中國對發(fā)展氫燃料電池汽車(chē)也高度重視并取得了突出成就。早在1999年，清華大學(xué)就生產(chǎn)出了我國第一輛氫燃料電池觀(guān)光車(chē)。2001年，上汽集團攜手通用汽車(chē)公司合資的泛亞技術(shù)中心研制出“鳳凰”氫燃料電池電池汽車(chē)。“十五”期間，“863”重大專(zhuān)項中就明確指出要支持氫燃料電池汽車(chē)的研發(fā)，并給予項目資金支持。“十一五”和“十二五”期間，氫燃料電池被列為節能與新能源汽車(chē)重大項目的重點(diǎn)項目。2008年北京奧運會(huì )上和2010年上海世博會(huì )上，有一批燃料電池汽車(chē)示范運行。據統計，到目前為止，我國共研發(fā)試制出200多輛燃料電池汽車(chē)在各個(gè)時(shí)間段進(jìn)行示范運行，其中包括燃料電池客車(chē)、專(zhuān)用車(chē)及卡車(chē)、轎車(chē)。

　　加大協(xié)同創(chuàng )新 奔向10萬(wàn)目標

　　日常生活中，我們見(jiàn)到大街上跑的新能源汽車(chē)更多的是電動(dòng)汽車(chē)，它們以各種新銳的造型吸引了我們的目光，而油電混合動(dòng)力車(chē)在外觀(guān)上雖然看起來(lái)與傳統汽車(chē)無(wú)異，但它們經(jīng)常以不斷刷新的省油紀錄進(jìn)入新聞報道，為我們所熟知。燃料電池汽車(chē)與純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)相比，知名度的確有待提高，其現實(shí)發(fā)展水平也與中國新能源汽車(chē)“三分天下有其一”的總體布局不相適應。

　　在汽車(chē)安全與節能?chē)抑攸c(diǎn)實(shí)驗室主任歐陽(yáng)明高看來(lái)，造成氫燃料汽車(chē)發(fā)展相對較慢的根本原因在于核心技術(shù)沒(méi)有實(shí)現突破。他指出，氫燃料電池技術(shù)中最核心、最基礎的技術(shù)是膜電極，其重要性相當于電腦和手機的芯片，而國產(chǎn)膜電極在耐久性和性能上還有待提升。目前國產(chǎn)膜電極的壽命最高能達到8000小時(shí)，而國際上最好的水平是1萬(wàn)小時(shí)以上，這直接決定了氫燃料電池的壽命。同濟大學(xué)汽車(chē)學(xué)院副研究員鄭俊生指出，電池價(jià)格高企是制約氫燃料汽車(chē)發(fā)展的瓶頸之一。他解釋說(shuō)，氫燃料電池的催化劑是鉑金類(lèi)金屬，其價(jià)格高昂，雖然經(jīng)過(guò)技術(shù)進(jìn)步，大幅減少了使用量，但仍然制約了氫燃料電池的成本大幅下降。此外，由于氫氣的貯藏與運輸面臨特殊困難，加氫站作為氫燃料電池汽車(chē)重要基礎設施建設成本較高，限制了其推廣。

　　市場(chǎng)和技術(shù)的自然發(fā)育成長(cháng)需要長(cháng)期的過(guò)程。要較快破解上述發(fā)展難題，贏(yíng)得發(fā)展先機，就必須在充分尊重市場(chǎng)規律的前提下，發(fā)揮政府這只“看得見(jiàn)的手”作用，給予燃料電池汽車(chē)特殊的鼓勵政策。為促進(jìn)加氫站建設，2014年底，財政部、科技部等4部委發(fā)布通知，對符合國家技術(shù)標準且日加氫能力不少于200公斤的新建燃料電池汽車(chē)加氫站，中央財政給予每站獎勵400萬(wàn)元。此后不到半年，4部委再次聯(lián)合發(fā)布通知，提出2017-2020年間，在對其他新能源汽車(chē)的補助標準實(shí)行必要的“退坡”背景下，中央財政對燃料電池汽車(chē)補助保持不變。

　　為了整合產(chǎn)學(xué)研力量，攻克氫燃料電池核心技術(shù)，在有關(guān)部門(mén)大力支持下，2014年1月，同濟大學(xué)、清華大學(xué)等科研機構與一汽、東風(fēng)、上汽等企業(yè)成立了中國燃料電池汽車(chē)技術(shù)創(chuàng )新戰略聯(lián)盟，加強協(xié)同創(chuàng )新力度。

　　根據2017年4月發(fā)布的《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(cháng)期發(fā)展規劃》，2020—2030年，中國燃料電池汽車(chē)將迎來(lái)三大時(shí)間節點(diǎn)：2020年，在特定地區的公共服務(wù)車(chē)輛領(lǐng)域進(jìn)行小規模示范應用;2025年，私人用車(chē)和公共服務(wù)用車(chē)領(lǐng)域批量應用，不低于1萬(wàn)輛;2030年，在私人乘用車(chē)、大型商用車(chē)領(lǐng)域進(jìn)行規?；茝V，不低于10萬(wàn)輛?？梢灶A見(jiàn)，中國氫燃料電池汽車(chē)正駛入發(fā)展快車(chē)道。