氫燃料電池汽車零部件下一個風口來臨？

　　6月上旬，豐田簽署協(xié)議，聯(lián)合一汽、東風、廣汽、北汽四家汽車企業(yè)以及億華通公司計劃在年內成立聯(lián)合燃料電池系統(tǒng)研發(fā)（北京）有限公司。

　　6月16日，上海驥翀氫能科技有限公司（以下簡稱驥翀氫能）發(fā)布MH170型車用燃料電池金屬板電堆升級版，該產品單堆功率137kW，是國內外燃料電池領域已知的最大金屬板單堆功率。

　　當前，盡管國內氫燃料電池汽車零部件供應鏈尚不夠成熟，但各界卻越來越重視。“引導加大氫燃料電池基礎科研投入，突破核心材料和關鍵部件技術瓶頸，促進產品國產化；鼓勵、推動各地因地制宜開展氫能示范應用，推動大規(guī)模產業(yè)集群形成；引導社會資本投入，鼓勵能源企業(yè)牽頭建立穩(wěn)定、便利、低成本的氫能供應體系；完善標準法規(guī)建設，加快氫氣納入能源管理體系后的管理細則制定；制定頂層氫能規(guī)劃，合理規(guī)劃加氫站，制定長期穩(wěn)定的燃料電池汽車發(fā)展政策。”在今年全國兩會上，全國人大代表、長城汽車總裁王鳳英再次為發(fā)展氫燃料電池產業(yè)提出建議。

　　國內企業(yè)持續(xù)努力

　　6月12日，上市不久的美國氫燃料電池汽車創(chuàng)業(yè)公司尼古拉市值達到230億美元，最高點一度達到340億美元，超過了福特的市值260億美元。對于一家產品尚未批量投放市場的新創(chuàng)企業(yè)，其中包含的無非是業(yè)內外對氫燃料電池汽車的厚望。

　　就氫燃料電池汽車產業(yè)鏈而言，豐田是在氫能源領域投入較大、實力較強的汽車廠商。1992年以來，豐田在燃料電池電堆、高壓儲氫、燃料系統(tǒng)軟件、氫氣生成等方面積累了大量技術及專利，尤其是在電池電堆和高壓儲氫技術方面領先世界。

　　在國內燃料電池汽車零部件方面，依然是商用車比乘用車先進。“氫燃料電池汽車零部件整體技術不夠成熟、推廣難度較大、加氫站建設不便等因素制約了其發(fā)展。”中國公路學會客車分會專家委員會委員陳世平在接受記者采訪時說，這一清潔能源汽車的發(fā)展，應該從零部件開始，加大支持力度，推動其加快發(fā)展。

　　在國內，近來的氫燃料電池零部件也在不斷前行。“此次與豐田等汽車企業(yè)合作，是億華通‘自主＋合作’雙運作模式下的一次戰(zhàn)略性路線布局，進一步完善了億華通‘自主石墨板＋國際金屬板’雙技術路線。”億華通公司相關負責人表示，在對國際先進技術積極吸收、借鑒與合作的同時，億華通將持續(xù)深化自主石墨板技術創(chuàng)新，提升在氫燃料電池技術尤其是石墨板路線方面的技術儲備及產品市場競爭力。

　　億華通公司是清華大學節(jié)能與新能源汽車工程中心的產業(yè)化實體，也是北京清華工業(yè)開發(fā)研究院長期孵化支持的重點企業(yè)。早在14年前，億華通就聯(lián)合清華大學承接了國家“863計劃”節(jié)能與新能源汽車重點專項中的氫燃料電池客車開發(fā)，并先后參與了北京奧運會、上海世博會、新加坡首屆青奧會等多個世界級重大活動的燃料電池客車示范運營專項。億華通為福田汽車等整車企業(yè)提供燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)，相關車輛已經在北京、張家口、鄭州、上海、蘇州等多地開展商業(yè)化運營，產品實現客車、公交車、物流車、轎車等多元化覆蓋。其中，北京與張家口在線運營的近300輛氫燃料電池汽車，經歷了高緯度地區(qū)冬季低溫環(huán)境考驗，運行狀況良好，為2022年北京冬奧會的示范應用提供了技術保障。

　　2018年，億華通與豐田開展合作。2019年4月，億華通與豐田聯(lián)合研發(fā)了60kW氫燃料電池發(fā)動機。至今，億華通的氫燃料電池發(fā)動機已經覆蓋30kW至100kW。

　　電堆是電化學反應發(fā)生的容器，是燃料電池動力系統(tǒng)的核心組件。電堆由多個燃料電池組成，核心部件為雙極板和膜電極。電堆工作時，氫氣和空氣通過管道分配到雙極板，由雙極板導流均勻分配到電極，通過電極支撐體與催化劑接觸進行電化學反應。雙極板主要分為石墨雙極板和金屬雙極板兩種。

　　近年來，氫燃料電池行業(yè)發(fā)展迅速，但受產業(yè)各環(huán)節(jié)技術瓶頸限制，當前市場上的電堆性能多集中在30kW至60kW，超過110kW的應用幾乎寥寥無幾。如果功率小了，可能性能達不到重卡的應用水平。驥翀氫能的130KW以上的金屬板電堆應用在重卡上，國內外尚不多見。

　　“137KW的單堆功率，完全可以‘落地’7.5米的物流車、8.5至12米的公交車。這意味著國內的氫燃料商用車市場不再局限于政策補貼，而是真正的滿足需求。”驥翀氫能創(chuàng)始人付宇介紹，功率大，意味著動力更足、應用領域更廣。另外，功率密度高，意味著電池體積更小、更方便汽車廠商做系統(tǒng)集成。

　　驥翀氫能的上述產品，采用的是金屬雙極板路線。當前，國外主流廠商也大多采用此路線。根據驥翀氫能發(fā)展規(guī)劃，2020年公司完成中試基地一期，主要功能為制造雙極板及電堆中試線；2021年完成中試基地二期，主要功能為雙極板及電堆中試線全新工藝升級；2022年至2023年，完成量產基地，該基地主要功能為電堆及關鍵部件批量制造。

　　亟待解決的技術問題

　　當前，國內氫燃料電池供應鏈雖然在一些“點”上有所突破，但整體發(fā)展仍然較慢。

　　“國內氫燃料電池供應鏈發(fā)展比較慢，與一些環(huán)節(jié)上存在技術問題、成本居高不下、支持政策不到位等都有一定關系。”中國公路學會客車分會高級技術顧問裴志浩在接受《中國汽車報》記者采訪時表示，逐步解決一些瓶頸問題，才能加速氫燃料電池汽車零部件行業(yè)發(fā)展。

　　氫燃料電池通過氫氣和氧氣間的電化學反應，將化學能轉變?yōu)殡娔?。當前，國內生產的氫燃料電池大多只能使用2000小時至3000小時，效率只有40％。中國科學院大連化學物理研究所研究員衣寶廉院士表示，國外氫燃料電池產品使用期限比國內產品更長，國內還要解決燃料電池成本問題。要實現燃料電池大面積應用，必須解決造價高和行駛費用高的問題。

　　價格高的源頭之一是催化劑含鉑量高。在氫燃料發(fā)電的過程中，需要用到含鉑催化劑，但鉑金屬于貴金屬。在豐田，其氫燃料電池車Mirai每輛車用鉑20克，約合0.17g/kW。因此，通過技術進步，不斷降低鉑金屬使用量，也是降低氫燃料電池汽車使用成本的途徑之一。

　　解決氫燃料電池核心組件的技術難關，國內的企業(yè)與科研單位正在合作攻關。上海交通大學、新源動力股份有限公司、上汽集團和上海治臻新能源裝備有限公司共同研發(fā)的“高功率密度燃料電池薄型金屬雙極板及批量化精密制造技術”獲得2019年度上海市技術發(fā)明獎特等獎。通常情況下，電堆占燃料電池系統(tǒng)60％的成本及整車30％的成本，成為燃料電池汽車降低成本的重要路徑。

　　“由于氫燃料電池汽車對于大功率、長距離、低成本的要求，燃料電池電堆發(fā)展趨勢應該是從原來增程式或小功率向全功率模式轉變。”該專項負責人、上海交通大學機械與動力工程學院教授來新民告訴記者，歷經十余年研究，發(fā)明了薄型金屬雙極板“兩板三場”新結構。基于該結構，氫、氧、水流場的新型分配形式，創(chuàng)造出第三代12款金屬雙極板。這是業(yè)界首個400片115kW大功率車用電堆，實現了燃料電池汽車的全功率驅動，加一次氫氣，可以續(xù)駛600公里。“這只是中國氫能源燃料電池汽車發(fā)展的一步。”來新民表示，要在新能源汽車上真正實現彎道超車，還需要在多個部件、材料、系統(tǒng)上有更大的突破。

　　當前，雖然氫能源推廣逐漸形成更多共識，既能達到零排放的低碳環(huán)保，又能如同汽油車一樣沒有續(xù)駛里程焦慮，但受零部件技術、基礎設施等條件制約，氫能源未能大范圍普及。國內氫燃料電池汽車累計銷量依然有限，加氫站也僅有數十座。同時，氫燃料電池汽車推廣應用的領域主要在公交、物流等領域。

　　王鳳英認為，國內氫能產業(yè)集群未形成規(guī)?；?，氫能供應體系尚不穩(wěn)定，核心材料和關鍵零部件技術尚不成熟，氫能產業(yè)得不到快速且健全的發(fā)展。其實，這些問題也是業(yè)內專家、學者和企業(yè)家的普遍共識。

　　發(fā)展前景值得期待

　　當前，開發(fā)氫能、燃料電池等新一代能源技術，已成為國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略的重要內容之一。近年來，國家積極推動充電、加氫等設施建設，推動氫燃料電池行業(yè)進入快速發(fā)展期。各地積極出臺政策加以跟進，全力支持氫燃料電池車發(fā)展。

　　至今，全國有20多個省發(fā)布了氫能產業(yè)發(fā)展規(guī)劃，在長三角、珠三角、京津冀等地區(qū)，氫能已經有一些小規(guī)模示范應用。一些地方形成了制備、儲運、加注燃料電池和下游應用的完整產業(yè)鏈。日前發(fā)布的《北京市加快新型基礎設施建設行動方案（2020年至2022年）》提出，探索推進氫燃料電池等綠色先進技術在特定邊緣數據中心試點應用，打造國內領先的氫燃料電池汽車產業(yè)試點示范城市?！短旖蚴袣淠墚a業(yè)發(fā)展行動方案（2020年至2022年）》提出，天津市將構建技術、產業(yè)、應用融合發(fā)展的氫能產業(yè)生態(tài)圈；到2022年，氫能產業(yè)總產值突破150億元；在技術產業(yè)方面，到2022年，培育和引進一批氫氣制備和儲運、氫燃料電池制造、科技研發(fā)和配套服務等企業(yè)，引進培育2至3家在氫燃料電池及核心零部件、動力系統(tǒng)集成、檢驗檢測等領域具有國際競爭力的優(yōu)勢企業(yè)，積極爭取國家有關氫能產業(yè)集群的試點，初步形成氫能全產業(yè)鏈發(fā)展格局。

　　鑒于氫燃料電池汽車良好的環(huán)保性能，國內各方面的支持力度也在逐步加大。近日，工信部公示的第333批《道路機動車輛生產企業(yè)及產品公告》顯示，其中有79個產品是氫燃料電池汽車相關產品。

　　同時，在逐步健全的政策支持下，我國新能源汽車產業(yè)迎來新的發(fā)展機遇。經過多年努力，我國新能源汽車產業(yè)技術水平顯著提升，產業(yè)體系日趨完善，新能源汽車產銷量、保有量連續(xù)四年居世界首位。據中國汽車工程學會預測，我國氫燃料電池汽車保有量將在2020年達到1萬輛，2025年達到10萬輛，2030年達到100萬輛。“這些都給氫燃料電池汽車及其零部件發(fā)展帶來新的機會。”裴志浩認為。

　　的確，國內企業(yè)也在不斷向氫燃料電池汽車零部件發(fā)力。長城汽車在氫能源技術領域布局較早，已組建起一支600人的氫能、燃料電池系統(tǒng)及整車技術研發(fā)團隊，由來自德國、英國、韓國、日本、美國和中國本土的行業(yè)專業(yè)人士組成，大多數擁有十年以上燃料電池、儲氫、加氫、制氫、運氫技術、整車集成等領域工作經驗。長城汽車在相關零部件方面的計劃，是集中對膜電極、Ⅳ型70MPa儲氫瓶、高集成度的瓶口閥和減壓閥等核心零部件進行技術攻關。其中，膜電極、瓶口閥和減壓閥將在今年內具備小批量生產能力，后期還將推出燃料電池電堆、儲氫瓶等產品。

　　同時，早在2018年8月，長城汽車就收購上海燃料電池汽車動力系統(tǒng)有限公司51％股權并實現完全控股。上燃動力研發(fā)的乘用車85kW氫燃料電池系統(tǒng)，2020年將配裝長城氫燃料電池樣車。這套系統(tǒng)的凈輸出峰值功率達到85kW，系統(tǒng)最高效率達到60％，冷啟動溫度可以低至-30℃，體積比功率大于700W/L。

　　2019年4月長城汽車投資4.5億元在上海成立的未勢能源科技有限公司定位于燃料電池汽車零部件生產商和系統(tǒng)集成商，是其打造氫燃料電池汽車供應鏈的又一重要載體。

　　今年3月，上汽集團旗下上海捷氫科技有限公司（以下簡稱捷氫科技）燃料電池專項在上海開工建設。據介紹，捷氫科技堅持自主開發(fā)，掌握燃料電池電堆、系統(tǒng)等核心關鍵技術，具備完整的自主知識產權，當前累計參與15項燃料電池國標制定，發(fā)布7項燃料電池汽車企業(yè)標準、350項燃料電池相關領域專利。配裝捷氫科技燃料電池的上汽榮威950燃料電池轎車是國內惟一一款實現公告、銷售和上牌的燃料電池乘用車，也是國內首款應用70MPa儲氫系統(tǒng)的燃料電池車型。其一期項目計劃在2021年8月投產，將達到1.2萬臺（套）燃料電池電堆和系統(tǒng)的產能，預計2024年實現產值12億元。“該項目開工將進一步補全公司的研發(fā)、制造能力，并將通過規(guī)?；⑴炕M一步優(yōu)化產品成本、提升產品質量，加速上汽燃料電池產品產業(yè)化進程。”捷氫科技相關負責人表示。

　　當前，濰柴動力持續(xù)高度重視氫能源業(yè)務布局，不斷加大相關的關鍵核心零部件研發(fā)投入，已承擔國家新能源汽車重點專項“氫燃料電池發(fā)動機及商用車產業(yè)化技術與應用”及山東省多個新舊動能轉換重大項目，正在加快產品商業(yè)化和工程化落地。同時，公司已投資加拿大巴拉德動力系統(tǒng)有限公司和英國錫里斯動力控股有限公司，加速布局氫燃料電池和固態(tài)氧化物燃料電池業(yè)務。

　　業(yè)內專家認為，當前，汽車企業(yè)加速布局氫燃料電池汽車市場，關鍵技術逐漸取得突破，成本下降路徑清晰，未來有望被市場接受。在核心零部件領域，越來越多的汽車企業(yè)開始通過兼收并購或者股權投資等方式布局具有技術壁壘的燃料電池產業(yè)鏈企業(yè)，占領市場先機。在國內汽車企業(yè)加碼推動燃料電池汽車關鍵零部件技術及產業(yè)化進步的同時，具備領先技術的豐田汽車也轉變策略，加緊開拓中國市場。“這無異于將加劇國內氫燃料電池汽車及其零部件的市場競爭。”陳世平認為，國內零部件企業(yè)更應該下功夫，加速相關零部件研發(fā)及應用。

　　在氫燃料電池領域，國際氫能委員會報告顯示，到2050年，全球氫氣需求將達到5.6億噸，氫燃料電池將在交通、電力、供熱等領域扮演重要角色，氫能將占人類能源消費的18％。在氫能應用的眾多領域中，交通運輸領域將率先具備成本競爭力。

　　“整個氫燃料電池汽車系統(tǒng)發(fā)展需要有國家戰(zhàn)略規(guī)劃。”衣寶廉認為，國家應當成立氫燃料電池汽車重大專項，而不是像現在將其包含在電動汽車重大專項，其中包括氫能的制備運輸等，并把氫能的各種用途都放進去，把氫能的應用先做起來，這樣才能推動氫燃料電池汽車產業(yè)發(fā)展。

　　記者感言：氫燃料汽車零部件肩上的擔子并不輕

　　近來，氫燃料電池汽車在全球范圍內得到了更多、更廣泛的重視。與世界先進水平相比，國內相關零部件的差距很大?，F實的氫燃料電池汽車產業(yè)發(fā)展需求卻日益緊迫。這就需要相關零部件企業(yè)盡快提升技術水平，不斷努力解決薄弱環(huán)節(jié)、補齊短板、消除瓶頸、加快發(fā)展。

　　首先，要抓住新的市場帶來的新需求、新機遇。中國是世界最大的新能源汽車市場。正因如此，豐田、寶馬等跨國氫燃料電池汽車企業(yè)都把氫燃料電池市場布局的重點放在中國。近來，豐田更是先行一步，拿出2億元與一汽等五家企業(yè)共同發(fā)起成立“聯(lián)合燃料電池系統(tǒng)研發(fā)（北京）有限公司”，并且已經與億華通、福田等企業(yè)聯(lián)手，在氫燃料電池、發(fā)動機等方面開展合作，無疑是對搶占市場先機充滿信心的表現。在這樣的情況下，國內氫燃料電池零部件企業(yè)更應該認清現實，找準自己的位置，努力應有的一塊蛋糕。

　　其次，要找準薄弱環(huán)節(jié)，進行技術攻關，積聚前行動力。就現實而言，國內氫燃料電池相關零部件發(fā)展并不盡如人意。比如，氫燃料電池的耐用性、效率和加氫站的建設以及儲氫、運氫的相關技術儲備不足，與豐田等跨國公司相比差距很大。因此，國內相關企業(yè)應當立足現實，制定攻關計劃，認真組織力量，開展產學研合作，加大技術創(chuàng)新力度，一方面著力突破領先技術，另一方面補齊基礎技術的不足，打造完整的氫燃料電池供應鏈、產業(yè)鏈，逐步做大做強。

　　第三，要積極參與市場競爭，努力拓展市場空間。近年來，雖然國內氫燃料電池零部件行業(yè)還存在不均衡、不健全、不完善、不配套等問題，但隨著氫燃料電池汽車的優(yōu)勢逐漸增多，國內對這一行業(yè)的重視程度、政策支持力度也逐步增加，國家層面、地方層面先后出臺了一系列支持政策，推動著氫燃料電池產業(yè)加快發(fā)展。在日趨向好的背景下，氫燃料電池供應鏈上的企業(yè)應充分利用政策機遇、市場機遇、技術機遇，在新的“風口”來臨之際，主動布局，加快發(fā)展，搶占先機，在競爭中贏得先機，贏得市場，贏得未來。

　　總之，國內氫燃料電池零部件行業(yè)應當自強不息，不懈努力，要跟上國際先進潮流，跟上市場發(fā)展節(jié)奏，跟上技術創(chuàng)新步伐，在自主創(chuàng)新基礎上，實現新的進步、新的提升、新的飛躍。（文：趙建國）