如何拓展燃料電池產(chǎn)業(yè)化之路？

近期,國內(nèi)燃料電池領(lǐng)域熱點(diǎn)不斷,產(chǎn)學(xué)研領(lǐng)域進(jìn)行合作的消息頻頻發(fā)布,也讓業(yè)界對2018年我國燃料電池汽車的發(fā)展充滿了期待。專家表示,由于氫具有來源廣泛、大規(guī)模穩(wěn)定儲存、持續(xù)供應(yīng)、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、快速補(bǔ)充等特點(diǎn),在未來車用能源中,氫燃料與電力將并存互補(bǔ),共同支撐起我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的明天。

合作共進(jìn)

2017年12月底,荷蘭燃料電池生產(chǎn)商N(yùn)EDSTACK、系統(tǒng)集成商HYMOVE與蘇州華民投資有限公司、張家港同創(chuàng)富瑞新能源產(chǎn)業(yè)投資基金企業(yè)、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(jù)了解,該項目引進(jìn)國外成熟的車用燃料電池系統(tǒng)技術(shù),研發(fā)生產(chǎn)車用燃料電池集成系統(tǒng),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(fā)應(yīng)用于物流車及大巴車的燃料電池動力系統(tǒng),投產(chǎn)后年產(chǎn)3000套動力系統(tǒng),年銷售額達(dá)12億元。

2017年12月下旬,濰柴動力發(fā)布消息稱,與羅伯特·博世有限公司簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議,就未來合力打造國際一流的燃料電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈及雙方在智能制造領(lǐng)域的合作進(jìn)行了框架性約定。根據(jù)合作協(xié)議,雙方將建立國際一流的燃料電池汽車技術(shù)創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈,共同合作開發(fā)生產(chǎn)氫燃料電池及相關(guān)部件。在工業(yè)4.0時代,博世將助力濰柴動力建設(shè)世界先進(jìn)、中國領(lǐng)先的數(shù)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(yù)期將突破燃料電池商用車的核心技術(shù)并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,形成較大規(guī)模的應(yīng)用,建立國際一流的燃料電池汽車技術(shù)創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈,培育出具有國際競爭力的燃料電池商用車龍頭企業(yè)?！?/p>

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

該公告表示,雙方將整合資金、學(xué)術(shù)、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(guān)領(lǐng)域開展創(chuàng)新合作。圍繞氫燃料電池及鋰離子電池相關(guān)領(lǐng)域積極吸引國內(nèi)外高層次科研領(lǐng)軍人才,規(guī)劃、實施一批具有世界先進(jìn)水平的科研課題并推動轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化,加快我國氫燃料電池及鋰離子電池技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展;遴選研究院研發(fā)的氫燃料電池及鋰離子電池技術(shù)、材料、工藝、裝備等領(lǐng)域原始創(chuàng)新成果,面向應(yīng)用實施二次研發(fā)并轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化,促進(jìn)科研成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力;通過產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的科研項目實施,將中國石油大學(xué)(華東)勝華新能源研究院的研究開發(fā)力量與石大勝華的成果產(chǎn)業(yè)化開發(fā)力量緊密結(jié)合,積極探索培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高端人才的新模式。

專家表示,從國際先進(jìn)水平來看,燃料電池汽車目前已進(jìn)入商業(yè)化導(dǎo)入期。然而,我國在燃料電池汽車研發(fā)方面還存在不小差距,加快產(chǎn)學(xué)研合作刻不容緩。從多方合作來看,通過技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新相結(jié)合的方式,可有效加快我國燃料電池汽車的發(fā)展。

優(yōu)點(diǎn)突出

“與鋰電池相比較,燃料電池在車用領(lǐng)域有很多優(yōu)點(diǎn),如能量密度高,效率高,零排放,低溫啟動。”上海交通大學(xué)燃料電池研究所所長、中央“千人計劃”特聘專家章俊良表示,從里程數(shù)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(shù)的臨界點(diǎn),燃料電池汽車會比鋰電池汽車更具成本優(yōu)勢?！斑@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(jīng)達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的門檻?！?/p>

據(jù)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電帶動發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),從而驅(qū)動汽車行駛的。與電動汽車?yán)靡褍Υ娴碾婒?qū)動汽車行駛不同,燃料電池汽車一邊發(fā)電一邊行駛,在行駛過程中僅排出水,不會產(chǎn)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(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)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(nèi)完成加氣。

氫燃料電池汽車不僅清潔,而且重量輕。一輛續(xù)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(tǒng)轉(zhuǎn)型升級和新能源汽車戰(zhàn)略的重要方向,我國在燃料電池汽車領(lǐng)域的研究和進(jìn)展并不晚于國外。經(jīng)過多年努力,目前我國已經(jīng)初步掌握了燃料電池電堆及其關(guān)鍵材料、動力系統(tǒng)、整車集成和氫能基礎(chǔ)設(shè)施的核心技術(shù)。

“燃料電池汽車?yán)m(xù)航里程長、動力性能高、零排放。國家很支持發(fā)展燃料電池車,補(bǔ)貼政策是小車20萬元,商用車30萬元,大巴車50萬元。根據(jù)規(guī)劃,燃料電池汽車爭取到2030年能達(dá)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(yīng)2020年張家口冬奧會時用車的要求。宇通客車已開發(fā)出第三代燃料電池客車,車?yán)锍坛^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(fā)展的終極方向。

前景可期

除了國家的大力扶持、相關(guān)研發(fā)的可喜進(jìn)步、相關(guān)企業(yè)的不懈努力之外,在衣寶廉看來,我國發(fā)展燃料電池汽車具有一個非常大的優(yōu)勢——大量的廉價副產(chǎn)氫?！澳壳?全國副產(chǎn)氫近千萬噸,主要來自于焦?fàn)t煤氣、合成氨、甲醇、氯堿等化工行業(yè)?！?/p>

“我國可再生能源利用中存在大量的‘棄風(fēng)’‘棄光’‘棄水’現(xiàn)象。僅四川、云南兩省棄水就超過400億千瓦時,三北地區(qū)棄風(fēng)達(dá)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?！币聦毩f。

在肯定成績的同時,衣寶廉也坦言,燃料電池汽車生產(chǎn)成本、氫氣制備與儲運(yùn)、加氫站建設(shè)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(fā)展到現(xiàn)在,在技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到一定成熟階段,但距離商業(yè)化推廣仍有一段距離。”

在衣寶廉看來,當(dāng)前燃料電池汽車技術(shù)已具備了一定的技術(shù)基礎(chǔ),但要進(jìn)行大規(guī)模的市場推廣,仍需要滿足四大基本條件。首先,燃料電池發(fā)動機(jī)安全結(jié)構(gòu)要過關(guān),壽命要達(dá)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(bǔ)貼后,應(yīng)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(bǔ)貼,實現(xiàn)商業(yè)化。

對此,章俊良表示贊同。“目前,國內(nèi)外燃料電池壽命差距比較大,國際先進(jìn)水平已經(jīng)超過5000小時。與此同時,由于主要原材料依賴于進(jìn)口,造成國內(nèi)燃料電池電堆生產(chǎn)成本居高不下,相關(guān)企業(yè)對燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的上游關(guān)注度不太,低水平重復(fù)投資較多?！?/p>

“雖然短時間內(nèi),我國燃料電池發(fā)展還有不盡如人意之處,但產(chǎn)業(yè)化前景可期。從《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》到相關(guān)地方政府的規(guī)劃,從科研機(jī)構(gòu)到相關(guān)汽車企業(yè)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展,就政府層面而言,要大力支持技術(shù)發(fā)展。對于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),應(yīng)給予各種優(yōu)惠,盡量避免低水平的重復(fù)投資和建設(shè)?！耙芯Π旬a(chǎn)業(yè)鏈的每個環(huán)節(jié)都做好?！?/p>

“學(xué)術(shù)界要加強(qiáng)原始創(chuàng)新,解決燃料電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)瓶頸,要進(jìn)一步研究超低鉑載量膜電極技術(shù),還有長壽的電極板涂層技術(shù)。此外,學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界要加強(qiáng)合作,聯(lián)合推動成立一些專業(yè)化企業(yè),打破關(guān)鍵原材料物件嚴(yán)重依賴進(jìn)口的局面。”章俊良說。