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燃料电池汽车:未过技术关 休谈商业化

2017年12月12日 13:45    来源: 中国汽车报网    

  作为公认的最清洁的新能源汽车,氢燃料电池汽车被寄予厚望,各方都在期待其能带领汽车行业真正进入无污染的新能源汽车时代。然而,氢燃料电池汽车的技术瓶颈却成为其商业化进程中的最大掣肘。当前,氢燃料电池汽车技术是否成熟到可以满足市场需求,安全性是否符合市场化推广条件,综合经济性是否比得上纯电动汽车……氢燃料汽车领域存在太多不确定因素。正如中国汽车工程学会理事长付于武所言,从全球范围来看,氢燃料电池汽车技术还处于不断地探索之中,氢燃料电池产业还处于发展的初级阶段,离商业化仍较远。当前的主要任务是培育和壮大产业链,加快氢能基础设施建设,完善标准法规以及突破核心技术瓶颈。

  乘用车领域尚无成熟产品

  近年来,以丰田为代表的车企正大力推广氢燃料电池汽车,我国也在加快示范运营的步伐,尤其在商用车领域,不断传出企业和地方政府进行示范推广的消息;但在乘用车领域,由于关键技术还未取得实质性突破,我国目前还鲜有成熟的氢燃料电池汽车产品。

  中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员衣宝廉认为,当前氢燃料电池汽车技术已经具备了一定的技术基础,但如要进行大规模市场推广,仍需要满足几个基本条件,他解释说:“一是可靠性与耐久性基本达到要求,如寿命达到5000~10000小时;二是通过基本的安全规范,即通过结构、电和氢安全的检测;三是售价在扣除政府补贴后,与锂电池汽车和燃油汽车接近,或稍贵一点;四是有充足的廉价氢燃料供给,加氢站能满足加氢的需求,消除或尽量减少加氢焦虑;五是纳入政府补贴,燃料电池车生产企业和燃料电池车大规模示范运营单位均能盈利。”在这些方面,我国氢燃料电池汽车均有待提升,尤其是乘用车领域。

  清华大学汽车工程系教授陈全世告诉《中国汽车报》记者:“当前,氢燃料电池技术还存在技术瓶颈,在关键技术没有重大突破前,不宜进行大规模市场推广。”中国汽车工程学会副秘书长闫建来也认为,氢燃料电池的膜技术比锂电池要难得多。“现在氢燃料电池的膜技术还没有突破,用白金做催化剂,太‘娇嫩’了,对温度和空气的要求都比较高,如果不能突破这项技术很难进行大规模市场推广。”闫建来说。

  “在技术方面,之前我们的积累并不够,现在国内有几家企业已经有了规划,但仍需要一个漫长的过程。”全国燃料电池标准化技术委员会秘书长卢琛钰在接受《中国汽车报》采访时表示。

  寿命短制约商业化进程

  “氢燃料电池汽车在运行过程中,一定要保证氢转换成电的稳流安全性。”闫建来表示,氢燃料电池汽车要迈向市场,一定要解决安全问题,否则会给产业带来极大伤害。尽管现在市场上有很多氢燃料电池汽车在示范运营,但多局限在一定条件下,很难进行大规模市场推广。

  不过,衣宝廉认为,如果采取必要的措施,氢气的安全是可以保证的,因此,氢燃料电池的安全性也就有了保障。“汽油的爆炸能量是相同体积气体氢气的22倍 ,且发生爆炸时,由于氢气燃料密度远低于空气,会迅速上升扩散 ,爆炸发生在气源的上方,而汽油发生爆炸是在燃料的泄漏处,危险程度要远大于氢气。”衣宝廉说,“氢燃料电池汽车的碰撞安全性能也完全有保障,能够满足和符合国家碰撞安全标准。”

  新研氢能源科技有限公司CTO、IEC国际标准召集人齐志刚介绍,目前,我国在氢燃料电池技术方面已经有多年积累,但安全性仍有待提升。“大连的新源动力在膜电极、电堆方面积累了十几年的经验,电堆性能不低于国外产品;亿华通在整车集成方面积累了几年的经验;以中科院大化所为代表的一些科研院所在膜电极制作、系统控制逻辑方面也起步较早;在空压机等关键辅助部件方面,广东广顺探索了十年左右,其产品的性能和寿命虽然还不能和国外的产品相比,但已经能够满足基本使用要求。”齐志刚如是说。

  使用寿命短是阻碍燃料电池汽车市场化进程的另一个重要因素。“如上汽荣威950燃料电池汽车累计运行时间据说在3000小时左右,离实际应用所需的5000小时还有较大差距;在客车方面,国际上有几辆车已经达到了美国能源部要求的2.5万小时,但国内刚开始示范运行,还没有相关数据,需要运行几年以后才会有结果。据我了解,目前国内氢燃料电池客车寿命远低于这个数值,应该和上汽乘用车的3000小时差不多。”齐志刚告诉记者。

  陈全世强调,在电池寿命达到1万小时之前,不宜进行大规模市场推广。“现阶段,最前沿的成果(氢燃料电池的寿命)可以达到5000小时,但这仅是试验数据,在现实中,对环境、温度、湿度无法控制,氢燃料电池的寿命会大打折扣。”陈全世说,“事实上,即使寿命达到5000小时,一辆公交车以一天运营15小时计算,也仅能运营不到一年的时间,这样的寿命根本不足以支撑产品的商业化运营。”

  降低成本还有较大空间

  正如衣宝廉所言,氢燃料电池汽车要想进行大规模市场推广,其成本必须和锂电池或传统燃油车接近。衣宝廉判断,氢燃料电池汽车要想步入市场,还需要三年时间。

  丰田汽车在美国面向市场推出的氢燃料电池乘用车,售价约为30万元人民币,而我国最好的同级别车型至少要百万元。对此,卢琛钰有理性的认识:“可以说,丰田在用企业的力量赔钱进行市场推广。”他表示,国内相关产品成本之所以居高不下,主要原因是规模较小。因为当前市场需求没有出现,氢燃料电池产业链各端都未发力,尤其是车辆本身,一些材料、部件多为进口,这是推高车辆成本的最直接原因。“汽车产业是规模经济,氢燃料电池汽车也是其中一种,其产业链更长,只有形成一定规模和市场需求,才会有企业加入,进而推动成本降低。”

  “现在全世界范围内,氢燃料电池汽车技术走在前面的是丰田,但事实上,丰田也在‘贴钱’推广,其真正的价格要远高于纯电动汽车,更不用说燃油车。”陈全世也表达了类似的观点,他同时指出,“丰田去年销售的2300辆燃料电池汽车中,80%用于租赁业务,也就是说,其性价比未达到市场推广要求。”

  事实上,氢燃料电池汽车成本高只是一方面,浓度为99.99%的氢气成本也相当高。以北京为例,其售价约为11元/m3,而这个价格显然不适合普通消费市场。闫建来表示,氢燃料电池目前的转换效率较低,这直接造成了其使用成本过高,无法满足大规模市场推广需求。

  齐志刚认为,没有批量化生产也是我国氢燃料电池汽车成本居高不下的重要原因。“目前一台空压机大约10万元,DC-DC接近10万元,这些关键辅助部件在燃料电池系统成本中占很大一部分,但一旦实现自动化、批量化生产,成本就会下降若干倍。”齐志刚同时指出,“降低贵重金属,如Pt催化剂的用量对降低成本也有一定的作用,虽然这不是关键所在,但往这个方向努力也是一种降低成本的途径。”


(责任编辑:龚磊)

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