在众多车企纷纷投身于纯电动汽车、插电式混合动力汽车的研发及推广的热潮时,氢燃料电池汽车似乎渐渐淡出人们的视线。但事实上,它并没有被车企所遗忘。日前,在由燃料电池汽车产业技术创新战略联盟主办的“2014中国燃料电池汽车及氢能利用产业博览会”上,诸多专家表示,作为我国新能源汽车发展的另一大技术路线,氢燃料电池技术不可忽视,并表示,随着燃料电池技术的日益发展,燃料电池汽车产业化的脚步正逐步临近。
不可忽视的氢燃料电池技术
氢燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的发电装置。它的一个绝对优势在于,无论是其单次补充能源所能提供的续航里程还是其能源补充速度,都可以与传统燃油汽车相媲美,这也是锂电池技术发展至今始终难以突破的致命缺陷。因此,不少专家表示,虽然燃料电池仍存在着诸多问题有待解决,但作为我国新能源汽车技术多元化布局的重要选择之一,燃料电池技术不可忽视。
放眼全球,氢燃料电池技术的研发正在如火如荼地进行着。去年2月,量产版氢燃料电池车在现代汽车韩国蔚山工厂正式下线。去年7月,欧盟委员会公布了“联合技术计划”。其中,14亿欧元将被用于第二阶段的“燃料电池与氢能联合技术计划”。同年,美国能源部启动了一项名为H2USA的项目,支持氢燃料电池研发,计划拨款修建加氢站。今年5月,日本经济产业省发布了《氢燃料电池车普及促进策略》,将氢燃料、氢燃料电池车相关的国际技术标准引入日本国内,并将其作为日本国内行业标准,从而使日本制造的氢燃料电池车更易于出口海外。
再看我国,虽然我国对于购买氢燃料电池汽车给予了政策补贴,但对燃料电池汽车技术的研发以及投资热情却不如纯电动汽车、插电混动汽车。不少专家都担心我国在氢燃料电池技术的发展上掉队。
“10年前,大家对于燃料电池汽车还存在着各种争议,如今却渐渐没有了声音,这是我们所担心的。”上海市科学技术委员会副主任干频说。他担心,在国外加紧研发氢燃料电池汽车技术时,我国却将其冷落,国内外技术差距会越来越大,若将来技术完全被国外掌握,我国又要奋起直追了。
所幸的是,上汽集团、同济大学、清华大学等公司及机构多年来一直致力于燃料电池汽车技术的研发。博览会同期,由上汽集团研发的荣威750燃料电池汽车的万里行全国巡游正式启程,这意味着我国研发的燃料电池汽车也已经进入了路测阶段,将进一步推动我国燃料电池汽车技术的发展。
产业化之路有多远?
氢燃料电池汽车固然有很多优势,但它也有着一些致命缺点使其短期内难以产业化。
首当其冲的便是燃料电池的成本问题。降低成本,需要燃料电池关键零件、关键材料的国产化,如隔膜、催化剂、炭纸等材料的国产化。这些关键部件或材料技术含量高、处于相对垄断地位、进口价格昂贵。对此,上海交通大学张永明教授指出,我国需进一步加大研发投入,避免未来我国燃料电池核心材料的“空心化”。
事实上,对于关键材料的研发以及降低燃料电池的成本,国内有不少企业及研发机构都在潜心研究,也取得了不小进展。据上汽集团前瞻技术研究部总监黄晨东介绍,催化剂是燃料电池成本的大头,上汽集团通过产学研合作,研发出的新型催化剂活性是国际商业催化剂的3倍,成本降低了25%。
但燃料电池汽车的产业化远非成本问题那么简单。单从技术上来看,我国所研发的燃料电池寿命、动力系统可靠性均与国外存在一定差距:国外燃料电池电堆实验寿命已提高到5000小时以上,安全性和可靠性水平基本上达到了传统内燃机汽车同等水平。而中国低压燃料电池单堆动态循环工况试验运行时间仅突破了1500小时,预测寿命仅2000小时。同时,从研发成果到批量生产,这一过程将是漫长的。如何在大批量生产中保证产品的合格率,并对大批量产品进行检测,这都是需要进一步研究的。
除了技术、成本,氢燃料电池汽车如同纯电动汽车、插电混动汽车一样,要实现产业化,始终绕不开的问题是基础设施的建设。没有了氢的供给,再牛的氢燃料电池汽车也只能是一个空壳。
“作为技术研发人员,从技术上我能看到氢能源汽车产业化的未来,但我现在心里最没底的就是加氢站的建设。”黄晨东说。截至今年4月,美国共有62座加氢站正在运行中。截至今年5月,日本有31座加氢站已投入运行,德国有15座加氢站投入运行。并且各国都投入了巨大的资金计划建设加氢站。再看我国,先后建成5座加氢站,但示范运营一段时间后纷纷暂停服务,目前仅存上海安亭加氢站和北京加氢站处于运营状态。
“燃料电池汽车需要示范运行,加氢站也需要示范运行,而且需要长期持续的示范运行。”同济大学潘相敏教授指出。
与充电桩不同,建设加氢站的难度更大,成本也更高。潘相敏建议,除了产学研共同合作,降低设备成本外,还可与传统加油站合建,采用“以油养氢”的方式来降低运营负担。同时,也建议政府对加氢站建设给予一定的补贴。
制氢技术日趋环保
欲普及氢燃料电池汽车,不少人会问,其动力源——氢从何而来?我国是否有足够的氢能供给?制氢过程会不会造成污染?
上汽集团前瞻技术研究部章道彪表示,中国是氢能制造大国,事实上并不必担心没有足够的氢能供给。只是氢不同于传统燃油以及电能,它更多地应用在工业范畴,作为化工原料或者工业的辅助原料,而不是能源。如何将氢小规模民用化,是需要进一步研究的。
据中国工业气体行业协会氢气专委会副主任张碧航介绍,目前我国主要是通过化石原料、化工原料来制取氢气,这些方式虽然成本较低,但这些制取方式对环境影响较大。因此,国内外目前都致力于推动更为环保的制氢技术。
目前较为可行的环保制氢技术为水电解制氢,而我国电解水制氢技术不亚于国外。其中,苏州竞立制氢设备有限公司单台制氢机器产量已达1000Nm3/h(国外最高为7500Nm3/h),且该设备成本与能耗皆低于国际水平。
其次,液化空气集团正在研究利用生物能等可再生能源来制取氢气,并计划到2020年,公司所生产出的作为新能源的氢中有50%是通过可再生能源制取而成。
除此之外,国内也正在对风电耦合电解制氢技术进行研究,即利用风力发电将水电解从而制得氢气,推进可持续发展。(见习记者 阮希琼)

