近期,國內燃料電池領域熱點不斷,產學研領域進行合作的消息頻頻發布,也讓業界對2018年我國燃料電池汽車的發展充滿了期待。專家表示,由于氫具有來源廣泛、大規模穩定儲存、持續供應、遠距離運輸、快速補充等特點,在未來車用能源中,氫燃料與電力將并存互補,共同支撐起我國新能源汽車產業的明天。

合作共進

2017年12月底,荷蘭燃料電池生產商NEDSTACK、系統集成商HYMOVE與蘇州華民投資有限公司、張家港同創富瑞新能源產業投資基金企業、張家港悅豐氫能科技有限公司合資成立的車用燃料電池項目正式簽約。

據了解,該項目引進國外成熟的車用燃料電池系統技術,研發生產車用燃料電池集成系統,荷蘭氫電車用燃料電池項目總投資1.25億元,注冊資金5000萬元,開發應用于物流車及大巴車的燃料電池動力系統,投產后年產3000套動力系統,年銷售額達12億元。

2017年12月下旬,濰柴動力發布消息稱,與羅伯特·博世有限公司簽署戰略合作框架協議,就未來合力打造國際一流的燃料電池技術產業鏈及雙方在智能制造領域的合作進行了框架性約定。根據合作協議,雙方將建立國際一流的燃料電池汽車技術創新鏈和產業鏈,共同合作開發生產氫燃料電池及相關部件。在工業4.0時代,博世將助力濰柴動力建設世界先進、中國領先的數字化示范工廠,提高工廠的智能化、自動化水平。

濰柴動力方面表示,“通過本次合作,公司預期將突破燃料電池商用車的核心技術并實現產業化,形成較大規模的應用,建立國際一流的燃料電池汽車技術創新鏈和產業鏈,培育出具有國際競爭力的燃料電池商用車龍頭企業。”

2017年12月中旬,石大勝華發布公告稱,將與中國石油大學(華東)勝華新能源研究院就氫燃料電池及鋰離子電池相關領域進行合作。

該公告表示,雙方將整合資金、學術、教育、政府及合作伙伴資源,在氫燃料電池及鋰離子電池相關領域開展創新合作。圍繞氫燃料電池及鋰離子電池相關領域積極吸引國內外高層次科研領軍人才,規劃、實施一批具有世界先進水平的科研課題并推動轉移轉化,加快我國氫燃料電池及鋰離子電池技術及產業發展;遴選研究院研發的氫燃料電池及鋰離子電池技術、材料、工藝、裝備等領域原始創新成果,面向應用實施二次研發并轉移轉化,促進科研成果轉化為現實生產力;通過產學研協同的科研項目實施,將中國石油大學(華東)勝華新能源研究院的研究開發力量與石大勝華的成果產業化開發力量緊密結合,積極探索培養創新創業高端人才的新模式。

專家表示,從國際先進水平來看,燃料電池汽車目前已進入商業化導入期。然而,我國在燃料電池汽車研發方面還存在不小差距,加快產學研合作刻不容緩。從多方合作來看,通過技術引進和自主創新相結合的方式,可有效加快我國燃料電池汽車的發展。

優點突出

“與鋰電池相比較,燃料電池在車用領域有很多優點,如能量密度高,效率高,零排放,低溫啟動。”上海交通大學燃料電池研究所所長、中央章俊良表示,從里程數和載重量來看,短途交通及輕載量可以使用鋰電池。但只要超過某一個里程數的臨界點,燃料電池汽車會比鋰電池汽車更具成本優勢。“這基本是一個共識。目前,燃料電池各方面的性能都有很大提高。總體而言,已經達到產業化的門檻。”

據了解,燃料電池汽車是利用與電解水完全相反的原理,通過氫氣和空氣中的氧氣發生化學反應產生的電帶動發動機運轉,從而驅動汽車行駛的。與電動汽車利用已儲存的電驅動汽車行駛不同,燃料電池汽車一邊發電一邊行駛,在行駛過程中僅排出水,不會產生污染空氣的有害氣體。同時,氫氣的能源密度是車載鋰離子電池10倍,充一次氫氣可以行駛更長的距離,并且燃料電池的能量轉換效率比內燃機要高2-3倍。此外,電動汽車需長時間充電,而燃料電池汽車則可以在短時間內完成加氣。

氫燃料電池汽車不僅清潔,而且重量輕。一輛續航里程400公里的燃料電池車,僅需50千瓦的燃料電池堆,大約加5公斤的氫氣。同時,氫燃料電池還能解決純電動汽車充電時間長的問題。

作為我國汽車動力系統轉型升級和新能源汽車戰略的重要方向,我國在燃料電池汽車領域的研究和進展并不晚于國外。經過多年努力,目前我國已經初步掌握了燃料電池電堆及其關鍵材料、動力系統、整車集成和氫能基礎設施的核心技術。

“燃料電池汽車續航里程長、動力性能高、零排放。國家很支持發展燃料電池車,補貼政策是小車20萬元,商用車30萬元,大巴車50萬元。根據規劃,燃料電池汽車爭取到2030年能達到接近百萬輛。目前,新安動力和北京億華通都宣布可以做到零下30攝氏度的儲存和啟動,適應2020年張家口冬奧會時用車的要求。宇通客車已開發出第三代燃料電池客車,車里程超過500公里。”中國工程院院士衣寶廉表示,燃料電池汽車是新能源汽車發展的終極方向。

前景可期

除了國家的大力扶持、相關研發的可喜進步、相關企業的不懈努力之外,在衣寶廉看來,我國發展燃料電池汽車具有一個非常大的優勢——大量的廉價副產氫。“目前,全國副產氫近千萬噸,主要來自于焦爐煤氣、合成氨、甲醇、氯堿等化工行業。”

“我國可再生能源利用中存在大量的‘棄風’‘棄光’‘棄水’現象。僅四川、云南兩省棄水就超過400億千瓦時,三北地區棄風達497億千瓦時。而目前人工制氫的重要途徑之一就是水電解氫,如果把上述被棄用的電能利用起來,可制氫300萬噸。”衣寶廉說。

在肯定成績的同時,衣寶廉也坦言,燃料電池汽車生產成本、氫氣制備與儲運、加氫站建設依然是擺在我國燃料電池汽車面前的“三座大山”。“燃料電池汽車發展到現在,在技術上已經達到一定成熟階段,但距離商業化推廣仍有一段距離。”

在衣寶廉看來,當前燃料電池汽車技術已具備了一定的技術基礎,但要進行大規模的市場推廣,仍需要滿足四大基本條件。首先,燃料電池發動機安全結構要過關,壽命要達到500-10000小時,滿足車用要求;第二,燃料電池汽車的售價在扣除政府補貼后,應與鋰電池或燃油車接近;第三,要有充足的廉價氫燃料供給;第四,要做到盈利,逐步擺脫政府補貼,實現商業化。

對此,章俊良表示贊同。“目前,國內外燃料電池壽命差距比較大,國際先進水平已經超過5000小時。與此同時,由于主要原材料依賴于進口,造成國內燃料電池電堆生產成本居高不下,相關企業對燃料電池產業鏈的上游關注度不太,低水平重復投資較多。”

“雖然短時間內,我國燃料電池發展還有不盡如人意之處,但產業化前景可期。從《汽車產業中長期發展規劃》到相關地方政府的規劃,從科研機構到相關汽車企業的努力,都可以看到我國燃料電池美好的未來。”章俊良說。

在章俊良看來,要想加快推動我國燃料電池產業的發展,就政府層面而言,要大力支持技術發展。對于基礎設施建設,應給予各種優惠,盡量避免低水平的重復投資和建設。“要集中精力把產業鏈的每個環節都做好。”

“學術界要加強原始創新,解決燃料電池大規模產業化的技術瓶頸,要進一步研究超低鉑載量膜電極技術,還有長壽的電極板涂層技術。此外,學術界與產業界要加強合作,聯合推動成立一些專業化企業,打破關鍵原材料物件嚴重依賴進口的局面。”章俊良說。