燃料電池汽車：技術(shù)不是問題 價(jià)格是個(gè)事兒

按照工作溫度、燃料處理方式、電解質(zhì)類型的不同，燃料電池可分為不同的類型。目前應(yīng)用于汽車領(lǐng)域主要以質(zhì)子交換膜燃料電池為主，它將氫氣和空氣中的氧氣經(jīng)過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，工作產(chǎn)物只有水，因而是高效、清潔的動(dòng)力裝置。只要源源不斷的供給燃料，燃料電池就會不斷的發(fā)出電能，在這一點(diǎn)上與內(nèi)燃機(jī)只要有燃油供應(yīng)，就能不斷產(chǎn)生動(dòng)力有相通之處。因此，對于用于汽車動(dòng)力的燃料電池，也有“燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)”的稱謂。

燃料電池汽車研發(fā)形成兩個(gè)梯隊(duì)

近年來，燃料電池汽車發(fā)展應(yīng)用所面臨的成本造價(jià)、啟動(dòng)性能、制氫儲氫等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸不斷取得突破，并開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。

在燃料電池轎車方面，目前國際上基本形成兩大梯隊(duì)。第一梯隊(duì)以豐田為首，還包括日產(chǎn)、本田、現(xiàn)代、奔馳、通用等跨國汽車公司，2020年之前均有將燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化的計(jì)劃。在第二梯隊(duì)汽車企業(yè)中，上汽集團(tuán)的技術(shù)水平目前位于前列。

豐田最新推出的燃料電池轎車Mirai（日語意為“未來”）搭載總功率為114千瓦的燃料電池系統(tǒng)，采用70兆帕的的高壓氫罐，3分鐘即可將氫氣加滿，續(xù)駛里程達(dá)到700公里。在氫安全方面，Mirai采用特殊材料的外殼使氫罐可以抵擋輕型武器的攻擊。另外，儲氫罐通過了非常嚴(yán)格的局部火燒試驗(yàn)和沖擊、跌落試驗(yàn)，耐火性能和耐摔性能均滿足高壓儲氫罐全球技術(shù)規(guī)則的要求，確保了氫氣的存儲安全。在低溫冷啟動(dòng)方面，克服了一系列技術(shù)難題，成功實(shí)現(xiàn)了在負(fù)30℃條件下啟動(dòng)。在成本控制方面，相比于2008年的豐田FCHV-adv，Mirai的成本下降了95 %。2015年，Mirai的售價(jià)為723.6萬日元（約42萬元人民幣），享受政府補(bǔ)貼后在日本的實(shí)際售價(jià)約為520萬日元（約27萬元人民幣）。綜上，以Mirai所代表的世界領(lǐng)先水平，無論從低溫啟動(dòng)性能、安全性、續(xù)駛里程，還是整車成本控制來看，燃料電池汽車已完全具備媲美傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的能力。

韓國現(xiàn)代也已于2013年發(fā)布了其第一款燃料電池汽車ix35，該車通過了多種環(huán)境條件的測試，目前也以租賃的方式進(jìn)行銷售。

奧迪汽車公司于2014年發(fā)布了燃料電池汽車A7 Sportback h-tron，該車?yán)m(xù)駛里程超過500km，最大輸出功率為170 kW。

2013年1月，日產(chǎn)、戴姆勒和福特宣布聯(lián)合開發(fā)全新的燃料電池系統(tǒng)，并在未來十年內(nèi)加速推進(jìn)燃料電池汽車的市場化。戴姆勒近期表示，預(yù)計(jì)在2017年將具有價(jià)格競爭力的燃料電池汽車投放市場。

在國內(nèi)，在2014年9月舉辦的“創(chuàng)新征程——新能源汽車萬里行”活動(dòng)中，由上汽集團(tuán)自主研發(fā)的燃料電池汽車榮威750成功挑戰(zhàn)了沿海潮濕、高原極寒、南方濕熱、北方干燥的氣候環(huán)境，充分檢驗(yàn)了其環(huán)境適應(yīng)性，但離成功進(jìn)入市場仍有一定的差距。

加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重匱乏

與蓄電池電動(dòng)汽車面臨的充電基礎(chǔ)設(shè)施難題類似，燃料電池汽車發(fā)展也面臨加氫站基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重匱乏的局面。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年全球加氫站建設(shè)邁入新階段，新增54座加氫站。截止2016年1月，全球共有214座加氫站正在運(yùn)營。

而我國在加氫站的建設(shè)及標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)方面與國外相比存在著較大的差距。國內(nèi)目前只有兩個(gè)加氫站在運(yùn)行：一個(gè)位于上海嘉定地區(qū)，為上汽集團(tuán)的部分燃料電池汽車提供加氫服務(wù)；另一個(gè)在北京西北部永豐產(chǎn)業(yè)基地，為燃料電池客車提供加氫服務(wù)。

不過與電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施相比較而言，加氫設(shè)施的建設(shè)與傳統(tǒng)加油站的建設(shè)更加相似，不用考慮車位數(shù)量、小區(qū)配電改造、電網(wǎng)壓力等問題，同時(shí)具有更高的使用便利性和環(huán)境效益。

在氫氣的來源方面，有多種路線可供選擇。目前，主要有以下幾種不同的氫氣生產(chǎn)路線：

1. 在大型的中心工廠，蒸汽重整天然氣制氫，然后以液態(tài)氫的形式用拖車運(yùn)送，或者利用管道輸送氫氣到汽車加氫站；

2. 石油煉制工業(yè)合成氨工廠等部門的副產(chǎn)品氫氣，這也是現(xiàn)階段比較適合我國的氫氣來源；

3. 在加氫站現(xiàn)場，利用管道輸送來的天然氣，采用小規(guī)模的蒸汽重整制氫；

4. 在加氫站現(xiàn)場，電解水制氫，而電力的來源選擇多樣化，可以使用風(fēng)電、太陽能等清潔能源，實(shí)現(xiàn)制氫過程的零排放，這也是未來制氫技術(shù)的終極發(fā)展方向。

商業(yè)化面臨考驗(yàn) 成本與壽命是兩道坎

燃料電池面臨著的低成本與長壽命兼顧問題，仍然是制約燃料電池汽車大規(guī)模商業(yè)化的瓶頸。

關(guān)于成本問題，美國能源部的項(xiàng)目規(guī)劃中明確指出，到2020年，車用燃料電池系統(tǒng)的成本下降到40美元/kW。根據(jù)2015年12月美國能源部公布的文件，現(xiàn)階段若大批量生產(chǎn)50萬套額定功率為80 kW的乘用車燃料電池系統(tǒng)，其成本可以控制在54.84美元/kW，正在向40美元/kW的商業(yè)化目標(biāo)逐步靠近。

關(guān)于壽命問題，美國能源部的項(xiàng)目規(guī)劃和我國的《中國制造2025》中都明確指出，在2020年車用燃料電池堆的使用壽命達(dá)到5000小時(shí)。

因此，降低燃料電池系統(tǒng)的制造成本，提高燃料電池堆的耐久性，仍然是燃料電池汽車商業(yè)化進(jìn)程中的重點(diǎn)研究方向。