看清氫燃料乘用車“三國殺”的時(shí)代

3月15日，國務(wù)院新聞辦舉行吹風(fēng)會(huì)，就《政府工作報(bào)告》的83處修訂進(jìn)行了解讀，其中最引人關(guān)注就是氫能源首次出現(xiàn)在該報(bào)告中。4月23日，工信部發(fā)言人黃利斌在國新辦發(fā)布會(huì)上更是表示，氫燃料電池汽車和純電動(dòng)汽車都是新能源汽車的重要技術(shù)路線，工信部未來將進(jìn)一步加大工作力度，聯(lián)合有關(guān)部門開展示范運(yùn)行，推進(jìn)我國氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

國家層面的正面表態(tài)，為我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了基調(diào)。得益于此，氫燃料汽車在今年也“火”了一把。

（氫燃料汽車百度指數(shù)趨勢圖）

實(shí)際上，早在2009年，我國就針對(duì)燃料電池汽車相繼出臺(tái)了各項(xiàng)支持政策，推動(dòng)行業(yè)下游應(yīng)用，拉動(dòng)燃料電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。但一直以來，該行業(yè)的發(fā)展情況并不理想。國內(nèi)自主品牌由于技術(shù)和行業(yè)趨勢等原因，不約而同的選擇了優(yōu)先攻克電動(dòng)汽車技術(shù)，而對(duì)于發(fā)展氫燃料電池汽車的號(hào)召少有響應(yīng)。

相比之下，韓國和日本車企已經(jīng)走在了氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的前端。目前，日本的豐田、本田和韓國的現(xiàn)代汽車均已推出氫燃料電池量產(chǎn)車型，分別為豐田Mirai、本田Clarity和現(xiàn)代Nexo。

燃料電池乘用車現(xiàn)狀

豐田、本田、現(xiàn)代這三家老牌造車企業(yè)對(duì)氫燃料電池汽車領(lǐng)域涉足較早。目前來看，三家企業(yè)都算是有所造詣，它們都掌握著一定自主研發(fā)的核心技術(shù)，且其各自的一款量產(chǎn)氫燃料電池車型，在目前還處于“嬰兒期”的氫能源汽車市場中，占據(jù)了相當(dāng)大的份額。

就技術(shù)層面而言，三家都有自己的技術(shù)亮點(diǎn)。豐田一直是氫燃料電池領(lǐng)域的“頭號(hào)玩家”，豐田的燃料電池堆棧經(jīng)過十幾年的優(yōu)化，已經(jīng)形成了自己獨(dú)有的結(jié)構(gòu)特色，發(fā)電效率達(dá)到了3．1千瓦／升，其3D立體微流道技術(shù)，通過更好地排出副產(chǎn)物水，讓更多空氣流入，有效改善了發(fā)電效率。此外，豐田還在Mirai上使用了燃料電池堆棧加鎳氫電池混合動(dòng)力設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)使得豐田Mirai在能量供給、動(dòng)能回收和能量轉(zhuǎn)換率上均有相對(duì)不錯(cuò)的表現(xiàn)。

現(xiàn)代汽車對(duì)于氫燃料汽車的研究時(shí)間也不亞于豐田。早在1998年，現(xiàn)代汽車就專門為研發(fā)燃料電池技術(shù)成立了麻北新能源技術(shù)研究院。2013年，隨著ix35 FCV的上市，現(xiàn)代汽車成為全球首家實(shí)現(xiàn)氫燃料電池乘用車量產(chǎn)化的車企。最新上市的Nexo最大輸出功率為120千瓦，略高于豐田Mirai的113千瓦，但其引以為豪的5分鐘加氫卻依舊沒有超越豐田的3分鐘加氫時(shí)間。值得一提的是，在－30℃的嚴(yán)苛低溫環(huán)境下，Nexo仍可以正常、穩(wěn)定啟動(dòng)，且NEXO在歐洲E－NCAP的最新測試中拿到了五星評(píng)分。除此之外，高集成度的動(dòng)力系統(tǒng)為Nexo提供了更多使用空間，這也是其一大亮點(diǎn)。

事實(shí)上，世界上第一臺(tái)官方認(rèn)可的燃料電池車是本田造的，2002年本田就曾在加州和日本租售式發(fā)售了其名為FCX的燃料電池車型。雖然本田Clarity的上市時(shí)間較豐田更晚，錯(cuò)過了最具優(yōu)勢的上市時(shí)間，市場表現(xiàn)一般，但這款車的130KW燃料電池／電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)入選了美國權(quán)威雜志《Ward＇s Auto World》公布的2018年沃德十佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選榜單，排名第六。

市場表現(xiàn)方面，以三款車都已上市的美國市場為例，2018年美國市場氫燃料電池乘用車總?cè)萘考s為2332輛，與上一年基本持平。其中豐田Mirai交付量為1700輛，較2017年同比下降了7．5％。本田Clarity交付量為624輛，相較上一年的431輛上漲了44．8％?，F(xiàn)代Nexo的交付量僅為8量，原因是現(xiàn)代Nexo在2018年12月才在美國市場完成首次交付，但其在韓國上市后的不到三個(gè)月，訂單量超過1000單。從美國市場銷量情況來看，氫燃料汽車似乎并沒有表現(xiàn)出預(yù)想中的爆發(fā)趨勢。

價(jià)格方面，豐田Mirai在日本國內(nèi)的售價(jià)為720萬日元，約合人民幣44萬元；本田Clarity在日本國內(nèi)的售價(jià)為766萬日元，約合人民幣47萬元；現(xiàn)代Nexo在美國的售價(jià)約為6萬美元，約合人民幣41萬元。雖然在進(jìn)入中國市場后國家會(huì)給予一定的補(bǔ)貼，但這個(gè)售價(jià)的車型選擇非常多，很難讓消費(fèi)者有勇氣去嘗試一款氫燃料汽車。

在中國市場，三家企業(yè)都已有所行動(dòng)。目前來看，豐田正在調(diào)整氫燃料電池技術(shù)的推廣策略。在不久前的2019年上海車展期間，豐田掌門人豐田章男親自到訪中國，并飛往北京與北汽福田、億華通簽署戰(zhàn)略合作，期間他還在清華大學(xué)進(jìn)行了一場演講，隨后并和后者成立聯(lián)合研究院。不久前，韓國現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社副社長、商用事業(yè)部本部長李仁哲在成都透露，將會(huì)在四川生產(chǎn)氫燃料電池汽車整車。同時(shí)，為加快實(shí)現(xiàn)以氫能源為基礎(chǔ)的未來“氫能社會(huì)”，現(xiàn)代汽車還與清華大學(xué)北京清華工業(yè)開發(fā)研究院共同設(shè)立了“氫能基金”，進(jìn)一步推動(dòng)中韓兩國氫能源相關(guān)創(chuàng)新技術(shù)的研發(fā)能力。而本田的動(dòng)作似乎更加明顯，早在2018年年初，從國家工商局商標(biāo)網(wǎng)站顯示的信息來看，本田已經(jīng)完成了對(duì)氫燃料車CLARITY的商標(biāo)注冊(cè)。

氫燃料電池汽車發(fā)展瓶頸

與燃油汽車以及電動(dòng)汽車相比，氫燃料電池汽車在某些層面上有著很明顯的優(yōu)勢，例如零排放、續(xù)航里程長、補(bǔ)給時(shí)間段等。此外，氫氣作為燃料本身的特性也為氫燃料汽車帶來了先天優(yōu)勢，氫氣的質(zhì)量能量密度高達(dá)143MJ／kg，是汽油的3．3倍、三元鋰電池單體的133倍。但在現(xiàn)階段，氫燃料汽車正面臨著許多技術(shù)和發(fā)展的瓶頸。

制造成本

在討論制造成本之前，我們先來普及一下燃料電池的工作原理：氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)將氫氣送到燃料電池的陽極板（負(fù)極），經(jīng)過催化劑（鉑）的作用，氫原子中的一個(gè)電子被分離出來，失去電子的氫離子（質(zhì)子）穿過質(zhì)子交換膜，到達(dá)燃料電池陰極板（正極），電子則通過外部電路，到達(dá)燃料電池陰極板，從而在外電路中產(chǎn)生電流回路。電子到達(dá)陰極板后，與氧原子和氫離子重新結(jié)合為水。由于供應(yīng)給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽極板供應(yīng)氫，給陰極板供應(yīng)空氣，并及時(shí)把水（蒸氣）帶走，就可以不斷地提供電能。

在這個(gè)過程中涉及到一個(gè)關(guān)鍵步驟，就是將氫原子中的電子與質(zhì)子分離，這就涉及到要使用催化劑，目前能作為催化劑使用的材料只有金屬鉑，而鉑是一種價(jià)格及其昂貴的稀有金屬，目前市場價(jià)約200元每克，以現(xiàn)代Nexo為例，制造一臺(tái)Nexo需要使用56克鉑，這意味著單催化劑的材料成本就要花費(fèi)11200元，這還不包括防止鉑中毒失效的附加成本。因此，降低催化劑中鉑的使用量，是降低制造成本的一大關(guān)鍵。

儲(chǔ)氫也是氫燃料汽車的關(guān)鍵之一，目前一個(gè)儲(chǔ)氫罐的成本大約在6萬元左右，現(xiàn)有車載高壓儲(chǔ)氫罐一般可以儲(chǔ)存6kg左右高壓氫氣，總體積在150L－200L上下，但這樣大的體積會(huì)嚴(yán)重?cái)D壓車內(nèi)空間，比如豐田Mirai的后排就只能乘坐兩人。此外，儲(chǔ)氫的能力直接決定了續(xù)航里程的長短，為了縮小體積但提高儲(chǔ)氫量，就需要提高儲(chǔ)氫壓力，而以現(xiàn)有的技術(shù)，儲(chǔ)氫壓力提高一倍，成本則需要增加7倍。

使用成本

因?yàn)闅錃庵迫〕杀竞芨撸瑢?dǎo)致加氫價(jià)格相對(duì)比較昂貴。據(jù)億歐汽車了解，在有國家補(bǔ)貼的情況下，加氫的平均價(jià)格大約在60元／kg，隨著技術(shù)的發(fā)展，未來可能會(huì)降至40元／kg。以豐田Mirai為例，豐田Mirai一次大約可裝載5kg的氫氣，那么一次補(bǔ)給的成本大約是300元，這個(gè)使用成本大致與燃油車持平，但比混動(dòng)汽車高出一倍，比純電動(dòng)汽車高出近三倍。

耐久性及安全測試

氫燃料汽車目前的保有量還非常少，因此從用戶端反饋回來的可供參考的數(shù)據(jù)非常有限。中國工程院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員衣寶廉在此前接受媒體采訪時(shí)表示，氫燃料電池技術(shù)在進(jìn)行大規(guī)模市場推廣之前，還需要進(jìn)行可靠性與耐久性測試，確保壽命達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。此外，在安全標(biāo)準(zhǔn)的制定上，還需通過結(jié)構(gòu)、電和氫安全的檢測，畢竟儲(chǔ)氫壓力本身很高，普遍為70MPa，這是一個(gè)很危險(xiǎn)的壓力數(shù)值。要知道，20MPa的水壓就可以用來切割石材了。同時(shí)還要避免在高溫高壓的環(huán)境下發(fā)生“氫脆現(xiàn)象”，腐蝕金屬，引起裂紋導(dǎo)致儲(chǔ)氫罐破裂。

配套設(shè)施

拋開氫燃料汽車本身，其發(fā)展最大的阻礙則來源于國內(nèi)加氫站的缺乏。目前，全國僅有12家加氫站處于運(yùn)營狀態(tài)，分別坐落于北京、上海、鄭州、大連、中山、佛山、云浮、如皋、常州、十堰、成都等城市，距離形成規(guī)模體系還有很遠(yuǎn)的距離，更無法保證車主們?nèi)粘ｑ{駛需要。而加氫站的建設(shè)又是另一個(gè)難題，從成本來看，一個(gè)日供應(yīng)量在400公斤的小型加氫站成本大概在800萬元，更大規(guī)模的加氫站則要上千萬元。

氫燃料時(shí)代離我們還有多遠(yuǎn)？

不可否認(rèn)，如今中央與地方政府出臺(tái)了一系列扶持政策，鼓勵(lì)氫燃料電池汽車的發(fā)展，不僅對(duì)氫燃料電池車、加氫站進(jìn)行了力度十足的補(bǔ)貼，還積極推動(dòng)科研院所、車企、供應(yīng)商、能源企業(yè)多方合作，形成產(chǎn)業(yè)配套，可以說是為氫燃料汽車提供了一個(gè)發(fā)育的“溫室”，這也給人們營造了一種“氫燃料時(shí)代已經(jīng)到來”的假象。

中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高曾預(yù)測，我國氫燃料汽車保有量2020年將達(dá)1萬輛，2025年達(dá)到10萬輛，2030年則為100萬輛。這是一個(gè)力爭的目標(biāo)，目前看來也只是個(gè)目標(biāo)。

事實(shí)上，需求才是市場的決定性因素，畢竟真正買單的還是消費(fèi)者，政策的導(dǎo)向只能起到輔助作用，而現(xiàn)有的氫燃料電池汽車顯然還無法滿足人們的需求。在技術(shù)上還未取得重大突破的當(dāng)下，安全、性能、穩(wěn)定性、配套、價(jià)格等方面都還有待提升。

對(duì)消費(fèi)者來說，40萬左右的預(yù)算可選擇的車型太多了，恐怕很少有人會(huì)愿意去嘗試一款技術(shù)還不夠成熟的氫燃料汽車。其次，在使用成本上，氫燃料汽車相比純電動(dòng)汽車也要高出幾倍，即使要放棄傳統(tǒng)燃油汽車，氫燃料汽車也不會(huì)成為第一選擇。更重要的是，目前國內(nèi)的配套設(shè)施極其不完善，未來將會(huì)有很長一段時(shí)間用來完善基礎(chǔ)設(shè)施，而在加氫站普及之前，氫燃料汽車的發(fā)展只能是“紙上談兵”。

這樣看來，氫燃料汽車似乎離我們還沒有那么近。只有技術(shù)的革新才能帶來產(chǎn)業(yè)的變革，堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)才是氫燃料汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的保障。

氫燃料時(shí)代也許會(huì)遲到，卻絕不會(huì)缺席。這對(duì)中國本土企業(yè)來說未嘗不是一個(gè)機(jī)遇。我國在科技創(chuàng)新上向來落后于西方國家，在純電動(dòng)汽車成為整個(gè)行業(yè)發(fā)展重心的當(dāng)下，我國自主品牌在“彎道”并未展現(xiàn)出“超車”的態(tài)勢?！皩?duì)標(biāo)特斯拉”，似乎已成為業(yè)內(nèi)所有車企的口號(hào)。氫燃料或許是我國汽車產(chǎn)業(yè)又一個(gè)翻身的機(jī)會(huì)。在全球氫燃料汽車領(lǐng)域都還未取得重大突破的今天，我國本土企業(yè)如果能抓住機(jī)會(huì)，搶先取得研究突破，在政策的大力扶持下，我國汽車產(chǎn)業(yè)將有望改變現(xiàn)狀，在國際上掌握話語權(quán)。