價(jià)格障礙？破解燃料電池汽車(chē)技術(shù)商業(yè)化難題

　　按照工作溫度、燃料處理方式、電解質(zhì)類(lèi)型的不同，燃料電池可分為不同的類(lèi)型。目前應(yīng)用于汽車(chē)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(guò)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(huì)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(duì)于用于汽車(chē)動(dòng)力的燃料電池，也有“燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)”的稱(chēng)謂。
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　　燃料電池汽車(chē)研發(fā)形成兩個(gè)梯隊(duì)

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

　　在燃料電池轎車(chē)方面，目前國(guó)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(guó)汽車(chē)公司，2020年之前均有將燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的計(jì)劃。在第二梯隊(duì)汽車(chē)企業(yè)中，上汽集團(tuán)的技術(shù)水平目前位于前列。

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　　豐田最新推出的燃料電池轎車(chē)Mirai（日語(yǔ)意為“未來(lái)”）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(mǎn)，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(chǔ)氫罐通過(guò)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(mǎn)足高壓儲(chǔ)氫罐全球技術(shù)規(guī)則的要求，確保了氫氣的存儲(chǔ)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(wàn)日元（約42萬(wàn)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(wàn)日元（約27萬(wàn)元人民幣）。綜上，以Mirai所代表的世界領(lǐng)先水平，無(wú)論從低溫啟動(dòng)性能、安全性、續(xù)駛里程，還是整車(chē)成本控制來(lái)看，燃料電池汽車(chē)已完全具備媲美傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的能力。

　　韓國(guó)現(xiàn)代也已于2013年發(fā)布了其第一款燃料電池汽車(chē)ix35，該車(chē)通過(guò)了多種環(huán)境條件的測(cè)試，目前也以租賃的方式進(jìn)行銷(xiāo)售。

　　奧迪汽車(chē)公司于2014年發(fā)布了燃料電池汽車(chē)A7 Sportback h-tron，該車(chē)?yán)m(xù)駛里程超過(guò)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(kāi)發(fā)全新的燃料電池系統(tǒng)，并在未來(lái)十年內(nèi)加速推進(jìn)燃料電池汽車(chē)的市場(chǎng)化。戴姆勒近期表示，預(yù)計(jì)在2017年將具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的燃料電池汽車(chē)投放市場(chǎng)。

　　在國(guó)內(nèi)，在2014年9月舉辦的“創(chuàng)新征程——新能源汽車(chē)萬(wàn)里行”活動(dòng)中，由上汽集團(tuán)自主研發(fā)的燃料電池汽車(chē)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(chǎng)仍有一定的差距。
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　　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(chē)面臨的充電基礎(chǔ)設(shè)施難題類(lèi)似，燃料電池汽車(chē)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(yíng)。

　　而我國(guó)在加氫站的建設(shè)及標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)方面與國(guó)外相比存在著較大的差距。國(guó)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(chē)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(chē)提供加氫服務(wù)。

　　不過(guò)與電動(dòng)汽車(chē)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(chē)位數(shù)量、小區(qū)配電改造、電網(wǎng)壓力等問(wèn)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(lái)源方面，有多種路線(xiàn)可供選擇。目前，主要有以下幾種不同的氫氣生產(chǎn)路線(xiàn)：

　　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(chē)運(yùn)送，或者利用管道輸送氫氣到汽車(chē)加氫站；

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

　　3. 在加氫站現(xiàn)場(chǎng)，利用管道輸送來(lái)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(chǎng)，電解水制氫，而電力的來(lái)源選擇多樣化，可以使用風(fēng)電、太陽(yáng)能等清潔能源，實(shí)現(xiàn)制氫過(guò)程的零排放，這也是未來(lái)制氫技術(shù)的終極發(fā)展方向。
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　　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(zhǎng)壽命兼顧問(wèn)題，仍然是制約燃料電池汽車(chē)大規(guī)模商業(yè)化的瓶頸。

　　關(guān)于成本問(wèn)題，美國(guó)能源部的項(xiàng)目規(guī)劃中明確指出，到2020年，車(chē)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(guó)能源部公布的文件，現(xiàn)階段若大批量生產(chǎn)50萬(wàn)套額定功率為80 kW的乘用車(chē)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(wèn)題，美國(guó)能源部的項(xiàng)目規(guī)劃和我國(guó)的《中國(guó)制造2025》中都明確指出，在2020年車(chē)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(chē)商業(yè)化進(jìn)程中的重點(diǎn)研究方向。

　　（作者秦孔建為天津汽車(chē)檢測(cè)中心新項(xiàng)目推進(jìn)部部長(zhǎng)、 郝東為天津汽車(chē)檢測(cè)中心新項(xiàng)目推進(jìn)部工程師）