各方发力氢燃料电池汽车 市场化进程加快

中国高新技术产业导报 于大勇

在今年北京国际车展上,丰田、本田、现代以及上汽等企业竞相展示最新研制的氢燃料电池车型,成为近80辆新能源展车中一道亮丽的风景线。

专家表示,相关汽车企业近年来持续投入,加大氢燃料电池汽车研发力度,使得整车成本显著下降,性能指标已接近商业化水平,作为新能源汽车重要组成部分的氢燃料电池汽车市场化进程正在加快。

氢燃料电池汽车加快市场化

大连新源动力股份有限公司总工程师侯中军表示,氢燃料电池汽车的发展已从技术突破推进到目前的“降成本”阶段。目前氢燃料电池生产技术已经成熟,2016-2020年将是氢燃料电池汽车的市场导入期。2020年以后,氢燃料电池汽车将完全商业化。

与传统汽车相比,氢燃料电池汽车具有零排放或近似零排放,减少机油泄露带来的水污染,减少温室气体的排放,提高燃油 经济性,提高发动机燃烧效率,运行平稳、无噪声等诸多优点。氢燃料电池汽车通过氢气和空气中的氧气发生化学反应产生的电带动发动机运转,从而驱动汽车行 驶。与电动汽车利用已储存的电量驱动汽车行驶不同,氢燃料电池汽车一边发电一边行驶,在行驶过程中仅排出水,不会产生污染空气的有害气体。此外,氢气的能 源密度是车载锂离子电池10倍,充一次氢气可以行驶更长距离,燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2-3倍。

据专家介绍,氢燃料电池汽车不仅清洁,而且重量轻、加气快速。如一辆车蓄时里程400公里,仅需50千瓦的燃料电池堆,大约加5公斤的氢气。同时,氢燃料电池还能解决纯电动汽车充电时间长的问题,如奔驰目前研发的氢燃料电池车型基于B级F-Cell,动力系统由戴姆勒、雷诺—日产和福特共同研发,采用的碳纤维氢气罐3分钟内就可以加满气。

侯中军表示,近两年来,国际上氢燃料电池技术突破很快,主要体现在:一是寿命问题已经解决,主流水平都可以免维护运行5000小时,UTC、丰田可达1 万小时,相当于汽车终生免维护。二是低温性能得到解决,某品牌氢燃料电池汽车在北极测试已经没有问题。三是材料体系获得突破,如催化剂用量大幅减少,极板 已经从第一代碳板发展到第二代超薄超轻不锈钢板,储氢装置安全、加氢高压枪、氢气纯度问题已经解决。

“氢燃料电池汽车已具备一定的商业化条件,即燃料电池堆和氢气罐两个关键总成部件已有产业化基础。”中国汽车工业协会副秘书长许艳华认为。氢燃料电池汽车市场的真正启动必须要同时具备3个条件:车辆成本大大降低; 市场因素(如高油价等)或政府政策为零排放车辆提供明显优惠;加氢网络建设足以满足燃料电池车辆日常的使用需求。

跨国车企布局

近年来,丰田与宝马、戴姆勒与福特及日产雷诺、本田与通用纷纷组成联盟,加快新一代氢燃料电池汽车研发。许艳华认为,这些跨国汽车企业建立氢燃料电池汽车发展联盟无外乎有两点考虑,一是技术上的互补和大幅降低各自开发成本,二是共享关键部件的供应商资源。

与此同时,德国、美国、日本等国家都在实施氢能产业化未来规划,重点发展氢燃料电池汽车和公路加氢站。在各国政府的扶持和产业的推动下,宝马、通用、丰田等全球主要汽车企业都已提前做好技术储备。

在今年北京国际车展上,丰田展出了一款FCV概念车——搭载氢燃料电池的纯电动车型。丰田计划2015年在日本、美国和欧洲市场上市一款新的燃料电池汽车,并希望该车型的年销量到2020年可以超过1万辆。

而本田正在开发的一款氢燃料电池汽车预计2015年上市,该车充满一次氢气可以行驶约310英里(约500公里),是目前纯电动汽车行驶里程的两倍,本 田给其设定的销售目标为5年内售出5000辆,销售目标市场主要在日本、美国和欧洲;梅赛德斯—奔驰汽车计划在2017年推出一款全新氢燃料电池车;现代 也正在打造全新ix35氢燃料电池汽车,该车预计2014年量产上市。

业内认为,氢燃料电池是非常好的现代汽车能源解决方案。目前,在德国、美国、日本等汽车产业发达的国家,氢燃料电池汽车已经开始布局。

国内企业应奋起直追

国家863“节能与新能源汽车”重大项目监理咨询专家组组长王秉刚表 示,氢燃料电池设计寿命要达到5000小时才能达到产业化目标要求,国内相关企业氢燃料电池的稳定寿命还在2000小时左右,而国际先进技术已经可以达到 8000小时左右。此外,氢燃料电池汽车成本过高是全球汽车企业需要共同面对的问题,我国在这一领域也被拉开较大差距。

许艳华认为,目 前国内氢燃料电池汽车发展与日本、美国、欧洲还有相当的差距。就产品准备阶段而言,国内基本处于样品开发阶段,工程化开发还处于起步阶段;就续驶里程、耗 氢量、低温性、寿命等关键技术指标看,与国际领先企业至少有30%差距;氢燃料电池电堆、储氢罐产业化条件基本不具备,而且国家层面目前没有加氢站建设规 划;从汽车企业开展研发情况看,上汽有约300人的研发团队,近几年每年约1亿元的开发投入,并已形成一定的电堆、氢燃料电池系统开发能力。还有企业以少 量投入开展一些基础技术研究,但大部分企业并未进行氢燃料电池汽车的研究开发。

据了解,早在2000年左右科技部就 开始对国内氢燃料电池汽车基础技术的研发给予支持,北京奥运会期间已有少量示范运行车辆投入使用。2012年,同济大学、清华大学、中科院大连物理化学研 究所、上汽、一汽等发起成立了中国燃料电池汽车技术创新战略联盟,旨在集中燃料电池汽车研发和生产的优势力量,早日攻克相关核心及瓶颈技术,加快我国燃料 电池汽车产业化进程。而在《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》中也明确提出,“燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展”。

有迹象表明,国内相关企业正在加快氢燃料电池汽车的研发和推广步伐。

今年3月底,上汽与德国大众签署联合声明,双方将开展氢燃料电池技术合作,并联合上海大众汽车加快插电式混合动力汽车的产业化步伐。

在今年北京国际车展上,上汽发布了荣威950插电式氢燃料电池轿车。该车搭载有两个700bar氢气瓶,其氢气储量可达4.34公斤,最大续航里程为400公里。通过优化车辆启动系统,即使在零下20℃的环境中,该车依旧可以正常启动与行驶。

许艳华表示,从国内氢燃料电池汽车发展现状看,需要奋起直追才有可能保持与国际先进水平同步发展。对此,许艳华建议,国内有基础、有条件的企业要把氢燃 料电池汽车作为长期战略,要加大投入,要有专业团队,加快工程化开发进程;加强企业、院校、研究机构间合作,特别是国际合作,积极参与相关国际标准的制 定;政府相关部门应积极推动氢燃料电池汽车产业化发展,包括对电堆、氢气罐等关键总成部件产业化支持,同时对加氢站的建设要有系统和长期的考虑,有计划、 有步骤地在公共交通领域、特大型城市(如北上广等)开展示范运行,积极引导氢燃料电池汽车的发展。

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