汽車產業“氫”裝前行

鄭劼

新示范政策引領下，氫燃料電池汽車市場規模擴張在即。

8月26日晚間，氫能源行業迎來重大利好消息：上海經信委發布通知稱，財政部、工業和信息化部、科技部、國家發展改革委和國家能源局正式批復燃料電池汽車示范應用上海城市群為首批示范城市群。而在此之前，由北京市牽頭申報的京津冀氫燃料電池汽車示范城市群也已獲批。隨著示范城市群名單陸續揭曉，氫能源行業發展被注入了新的催化劑，氫能源產業市場規模擴張在即。

氫燃料電池逐步“升溫”

事實上，近年來，曾經被視為“冷門”領域的氫能源正在獲得前所未有的關注。從2019年首次被寫入政府工作報告，到首次出現在“十四五”規劃中，再到全國各省市陸續提出氫能源發展目標，氫能源行業政策“從無到有”、迅速發展。

氫能源為何突然備受關注？中國工程院院士衣寶廉表示：“利用可再生能源電解水制備綠氫，既可實現儲能和可再生能源的再分配，還可實現交通、冶金、建筑等難于脫碳領域的脫碳。”在衣寶廉看來，燃料電池汽車已經成為氫能應用的重要突破口，主要原因有三。

首先，燃料電池主要由電解質膜、電催化劑、擴散層和雙極板等關鍵材料構成，發電原理是電化學，因此它的轉化效率較高，可以達到60%左右，比能量也非常高，可以達到每千克0.5-1KWh;其次，燃料電池的工作系統由燃料電池電堆、燃料供給系統、氧化劑供給系統、水液管理系統、電控系統等構成，而且電堆和氫罐是分開的，如果燃料電池堆發生故障，只要把氫源切斷，不會產生燃燒和爆炸，因此燃料電池應用在汽車領域是相對安全的;此外，燃料電池汽車在續駛里程、補能時間與駕駛舒適性上超越純電汽車，可以與傳統燃油車相媲美。

轉化效率、安全、續駛里程與舒適性等方面的優越性使得發展、應用氫能源成為汽車行業向“雙碳”目標靠攏的重要途徑。但落實到市場層面，又是否真的如此呢？安徽明天氫能科技股份有限公司創始人、董事長王朝云介紹，目前氫能源主要用于化工原料與氫冶金等用途，汽車、船舶等交通工具的應用只是其中一小部分，還有很大的發展潛力。

統計數據顯示，今年前7個月，國內氫燃料電池汽車共下線600多輛，同比有將近50%的增長，累計保有量只在8000輛左右。目前，國內有氫能源相關產品銷售的企業總數大概在320家左右，其中整車廠商23家，電池系統廠商將近80家，這一規模與傳統燃油車、純電汽車不可同日而語。

在王朝云看來，氫燃料電池產業從萌芽到未來發展壯大可大致分為三個階段。第一個階段要往前15年甚至更長時間，在這一時間段內，中國汽車產業經過長期驗證證明，氫燃料電池路線可行，中國自主技術路線可行;第二階段是放眼當下，國家堅定支持氫能源產業及氫燃料電池汽車產業發展，在以“示范城市群”為代表的政策指引下，地方政府也陸續出臺了相關產業政策，氫能源產業進入生態圈建設階段;從現在往后到2030年左右可以稱之為第三階段，在這一階段，氫能源產業不再單純依靠政策扶持而生存，而是逐步市場化，最終從“減碳加氫”轉向“脫碳向氫”。

10年沖擊200萬輛

對于氫燃料電池汽車的發展前景，王朝云十分樂觀。《節能與新能源汽車技術路線圖》曾提出，到2030年我國將實現氫燃料電池汽車的大規模推廣應用，中國公路上有超過100萬輛的氫燃料電池汽車穿梭。王朝云的預測要比這高得多，他認為，2030年我國氫燃料電池汽車有可能會沖上200萬輛。

但在衣寶廉看來，氫燃料電池汽車要想真正實現大規模量產，還有一系列的難題需要攻克，首當其沖的便是成本問題。

衣寶廉介紹，目前燃料電池發動機造價昂貴，導致一輛氫燃料電池汽車的售價是傳統燃油車的2-3倍、鋰離子電池車的1.5-2倍。作為氫燃料電池汽車普及的必要條件，加氫站的建設費用同樣也很高，目前平均每家加氫站的建設成本在1，200萬-1，500萬元，這也導致了加氫費用的居高不下，平均每次加氫費用都在60-80元。

“只有當單次加氫費用降到30元以下以后，氫燃料電池汽車才能真正與傳統燃油車展開正面競爭，因此要實現無補貼情況下的燃料電池商業化，必須大幅降低燃料電池發動機的成本和氫氣成本，同時降低加氫站的建設費用。”衣寶廉稱。

至于如何有效降低燃料電池成本，衣寶廉提出了幾點建議：一是提高電堆的比重率;二是實現電催化劑、質子交換膜、雙極板、電堆等關鍵材料的批量生產;三是依據工況和電堆適宜的運行條件制定控制策略，確保電池系統的可靠性與耐久性;四是燃料電池的歐姆極化、擴散極化與化學極化，大幅提高燃料電池堆的比功率。

除了技術攻關以外，批量化生產同樣能夠實現降本目的。衣寶廉補充道：“燃料電池一旦實現批量生產，它的成本便會大幅度下降。所以，在五部委‘示范城市群政策領導下，我們先要自主創新、解決卡脖子技術問題，再要實現關鍵材料與部件的批量生產，從而大幅度降低燃料電池成本，使它能夠接近鋰電池電動車成本，盡快推動燃料電池車在重載、長途運輸等商用車領域率先實現產業化。”

無論是車型結構、應用場景還是運營模式，乘用車與商用車終歸有很大的不同，在商用車領域率先量產后，如何打進市場容量更大、更加細分的乘用車市場更值得關注。衣寶廉稱，氫燃料電池要想滲透到乘用車領域，還得在技術創新方面下功夫。例如，進一步簡化電池系統和電堆結構，研發高溫膜和抗毒的電催化劑，降低燃料電池成本，延長電堆壽命。

王朝云則結合明天氫能的市場實踐情況，提出了幾點發展方向供同行參考。

任務一是磨煉實業精神與產品品質。打造教授+工匠的實業精神，堅持質量第一的原則，當質量與數量、成本、性能指標沖突時，堅持質量第一。

任務二是打造產業生態圈。生態圈的建立一定要以氫來源為核心，需要考慮自身成本運輸的半徑和氫的應用。

任務三是深耕技術研發能力。在王朝云看來，研發能力是新技術企業的命根子，人才是靈魂，前瞻性的課題是根本宗旨，氫能源相關企業必須圍繞這一宗旨持續提升產品技術能力。