氫燃料汽車(chē)的現在與未來(lái)

●圍剿燃料電池系統的瓶頸

燃料電池作為FCEV的動(dòng)力是其核心組成部分，某種程度說(shuō)燃料電池的創(chuàng )新水平，將決定著(zhù)FCEV的產(chǎn)業(yè)化歷程。

有人以為燃料電池以“燃”字當頭，是否由于燃燒資源而獲取能量的，其實(shí)不是，燃料電池是依賴(lài)其裝置中的氫氣和吸取空氣中的氧氣，通過(guò)化學(xué)反應直接轉化為電能的發(fā)電裝置。

當代，燃料電池按照其電解質(zhì)，工作溫度和不同用途，劃分為五種類(lèi)別產(chǎn)品。即堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、和質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)，在FCEV上幾乎全部應用質(zhì)子交換膜燃料電池。這是因為：它的熱質(zhì)量效率高，在理論上達83%，實(shí)際上已接近70%，它的電堆層面均是固體結構，在車(chē)載各種條件下，和整車(chē)相應結構變形時(shí)，不受振動(dòng)因素影響;它相對于其他燃料電池的工作溫度是最低的，處于40-80℃之間，對車(chē)輛的環(huán)境適應性好;多少年來(lái)的創(chuàng )新努力，其關(guān)鍵的材料和零部件質(zhì)量與水平已取得突破性進(jìn)展，應用條件趨于成熟，成本大大下降，很有利于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

對PEMFC來(lái)說(shuō)當前最為突出的核心技術(shù)。如碳載體的催化劑是構成燃料電池應用的離子導電性，電池密度強度，電化學(xué)的效率和穩定性，以及電堆壽命有著(zhù)很大關(guān)系，而催化劑上多用貴金屬，如鉑、釕，開(kāi)始時(shí)，這已是四、五十年前時(shí)候，鉑用量是5mg/cm2，到上世紀90年代降到0.5mg/cm2，當前更進(jìn)一步的降到0.2mg/cm2，日本業(yè)界稱(chēng)他們的PEMFC鉑用量可降至0.1mg/cm2，這已和內燃機排放三元催化器鉑用量相等同，近來(lái)美國業(yè)界稱(chēng)擬研發(fā)不用貴金屬，用一種石墨烯或二硫化鉬材料替代，成本可大量下降，對產(chǎn)業(yè)化應用很必要;如質(zhì)子交換膜，在電化學(xué)的應用上和催化劑性質(zhì)有很多相同之處，同樣構成關(guān)鍵因素，它和其他燃料電池的電源隔膜很大不同，它不只是一種隔膜材料，更是電解質(zhì)和電極活性物質(zhì)的基底，通常的電池隔膜是屬于多孔的，而質(zhì)子交換膜是一種可選擇性透過(guò)膜，幾乎為國際上膜企業(yè)所壟斷。近日開(kāi)展的汽車(chē)論壇上，專(zhuān)家認為我國對質(zhì)子交換膜燃料電池有了很大進(jìn)步，但關(guān)鍵材料和零部件的國產(chǎn)化率還低，現在在50%左右，力爭2020年達到70%，我們在一些關(guān)鍵的材料和零部件上還處于“新手”狀況，急需提升。

當前我們的FCEV已經(jīng)歷了不短時(shí)段堅苦努力，在科技上有了很大進(jìn)步，但在產(chǎn)業(yè)總體上仍處于萌芽狀況，專(zhuān)家認為不要再犯慢步走毛病，跟隨著(zhù)、分散化、同質(zhì)化老毛病，則有可能會(huì )陷入“中等收入陷阱”中，這樣可能對FCEV發(fā)展很不利。為此我們要認真學(xué)習習總書(shū)記關(guān)于科技轉化為生產(chǎn)力的重要論述。習總書(shū)記說(shuō)“我們必須認識到，從發(fā)展主導國家命運的決定 性因素是社會(huì )生產(chǎn)力，和勞動(dòng)生產(chǎn)率，只有不斷的進(jìn)行科技創(chuàng )新，不斷的解放社會(huì )生產(chǎn)力，不斷的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，才能實(shí)現經(jīng)濟社會(huì )持續健康的發(fā)展，避免陷入“中等收入陷阱”。這很深切的告訴我們，創(chuàng )新科技目的是要加快轉化為社會(huì )生產(chǎn)力。為了加速發(fā)展我們的FCEV事業(yè)，必須緊緊抓住科技創(chuàng )新的“牛鼻子”，從氫能和燃料電池的核心帶，從FCEV整體的產(chǎn)業(yè)鏈特色和國情出發(fā)，大力加強科技創(chuàng )新驅動(dòng)力，大力加強對材料和核心零部件的基礎研究和應用，使之盡快盡好的把科技轉化為社會(huì )生產(chǎn)力和社會(huì )勞動(dòng)生產(chǎn)率上，這也可以說(shuō)是實(shí)行FCEV發(fā)展供給側結構性改革的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

這樣，我們設想是參照電動(dòng)車(chē)“三縱、三橫技術(shù)路線(xiàn)”，進(jìn)一步實(shí)施“三縱、三橫、三平臺的FCEV產(chǎn)業(yè)化路線(xiàn)”上。更多的從商業(yè)模型，也可能說(shuō)是系統工程模型上，思考FCEV的戰略、策略，從整體上有效控制和實(shí)施FCEV產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的路線(xiàn)圖。

這里“三縱”是指：純氫能燃料電池汽車(chē)，甲醇燃料電池汽車(chē)和氫電混合燃料電池汽車(chē)，這是當前構成FCEV的基本結構車(chē)型;“三橫”是指：質(zhì)子交換膜燃料電池系統，電控

這里“三縱”是指：純氫能燃料電池汽車(chē)，甲醇燃料電池汽車(chē)和氫電混合燃料電池汽車(chē)，這是當前構成FCEV的基本結構車(chē)型;“三橫”是指：質(zhì)子交換膜燃料電池系統，電控及安全控制系統和關(guān)鍵材料和零部件系統，這是構成FCEV核心技術(shù)運作方向和基礎研發(fā)和應用的要害;“三平臺”是指：國家政策引導和支持平臺、新型FCEV整體設計和智能化融合發(fā)展平臺和社會(huì )基礎設施和服務(wù)平臺。在FCEV初期平臺，作用至關(guān)重要，是FCEV走向規范化發(fā)展內涵的重大要素，這樣“三縱、三橫、三平臺”構成了新型FCEV產(chǎn)業(yè)化系統工程架構，具有綜合、生態(tài)、包容、開(kāi)放、融合、可控、集成、動(dòng)態(tài)、重組、突變的能力，對建立FCEV的實(shí)體經(jīng)濟實(shí)力，建設自主品牌力，提高國際競爭力具有現實(shí)的可操作指導意義。

●氫能經(jīng)濟社會(huì )的曙光

在上世紀70年代初，世界上發(fā)生了第一次石油危機，在美國許多汽車(chē)因缺石油停駛了，電廠(chǎng)停電了，對人們生活和社會(huì )影響很大，于是美國通用汽車(chē)公司提出 “氫經(jīng)濟”概念，設想汽車(chē)能不能不用石油，而用氫能。在近半個(gè)世紀來(lái)氫能得到了巨大發(fā)展，即使當前對氫能應用還有許多重大困難，但氫能運行的科技和生產(chǎn)力都得到全世界，包括聯(lián)合國的認可，這成為新興能源歸宿的規律。在新世紀，人們不僅是對石油資源很感緊張，即使發(fā)現頁(yè)巖氣或是海底可燃冰，但總有用完的日子，更重要的是汽車(chē)的石油能源的大量燃燒排放出毒氣，形成對社會(huì )上污染，一氧化碳，碳氫化合物，氮氧化物和PM2.5，以及汽車(chē)的二氧化碳排放，問(wèn)題越來(lái)越突出，因此，使人們的生活和生產(chǎn)受到越來(lái)越重的傷害。舉個(gè)例子，一輛汽車(chē)每燒3.8升汽油，將向空氣排放42.3公斤二氧化碳，現世界上有12億輛汽車(chē)，2030年將達到23億輛汽車(chē)，如果不加嚴格治理，促使兩極的雪快速融化，有些海洋小島國家已經(jīng)被淹沒(méi)，跑出逃命，再就是多少年份后，海水上漲，包括紐約、東京、倫敦、上海……城市也會(huì )被海水淹沒(méi)，地球氣候災害頻發(fā)，這已成為全世界各個(gè)國家的共識。去年在巴黎召開(kāi)的全球氣候會(huì )議，通過(guò)了《巴黎氣候協(xié)議》，有170多國家確認，這是繼《京都議定書(shū)》之后，第二份具有國際性法律約束的歷史性協(xié)定，中國提出按《共同但有區別責任原則》，堅決執行協(xié)議精神和組織實(shí)施。俗話(huà)說(shuō)：“人無(wú)遠慮，必有近憂(yōu)”，而正是氫為替代石油找出一條出路，很現實(shí)的路子，盡管困難相當的大，但“氫經(jīng)濟”步代迎難而上，也就順理成章了。