“加氫3分鐘，續(xù)駛800至1000公里?！苯鼇?lái)，隨著技術(shù)進(jìn)步和業(yè)界重視，從國(guó)外到國(guó)內(nèi)，氫燃料電池汽車(chē)再度升溫，相關(guān)零部件引發(fā)關(guān)注。
6月上旬，豐田簽署協(xié)議，聯(lián)合一汽、東風(fēng)、廣汽、北汽四家汽車(chē)企業(yè)以及億華通公司計(jì)劃在年內(nèi)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(jiǎn)稱(chēng)驥翀氫能）發(fā)布MH170型車(chē)用燃料電池金屬板電堆升級(jí)版，該產(chǎn)品單堆功率137kW，是國(guó)內(nèi)外燃料電池領(lǐng)域已知的最大金屬板單堆功率。
當(dāng)前，盡管?chē)?guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)零部件供應(yīng)鏈尚不夠成熟，但各界卻越來(lái)越重視?！耙龑?dǎo)加大氫燃料電池基礎(chǔ)科研投入，突破核心材料和關(guān)鍵部件技術(shù)瓶頸，促進(jìn)產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化；鼓勵(lì)、推動(dòng)各地因地制宜開(kāi)展氫能示范應(yīng)用，推動(dòng)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)集群形成；引導(dǎo)社會(huì)資本投入，鼓勵(lì)能源企業(yè)牽頭建立穩(wěn)定、便利、低成本的氫能供應(yīng)體系；完善標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)建設(shè)，加快氫氣納入能源管理體系后的管理細(xì)則制定；制定頂層氫能規(guī)劃，合理規(guī)劃加氫站，制定長(zhǎng)期穩(wěn)定的燃料電池汽車(chē)發(fā)展政策?！痹诮衲耆珖?guó)兩會(huì)上，全國(guó)人大代表、長(zhǎng)城汽車(chē)總裁王鳳英再次為發(fā)展氫燃料電池產(chǎn)業(yè)提出建議。
國(guó)內(nèi)企業(yè)持續(xù)努力
6月12日，上市不久的美國(guó)氫燃料電池汽車(chē)創(chuàng)業(yè)公司尼古拉市值達(dá)到230億美元，最高點(diǎn)一度達(dá)到340億美元，超過(guò)了福特的市值260億美元。對(duì)于一家產(chǎn)品尚未批量投放市場(chǎng)的新創(chuàng)企業(yè)，其中包含的無(wú)非是業(yè)內(nèi)外對(duì)氫燃料電池汽車(chē)的厚望。
就氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈而言，豐田是在氫能源領(lǐng)域投入較大、實(shí)力較強(qiáng)的汽車(chē)廠(chǎng)商。1992年以來(lái)，豐田在燃料電池電堆、高壓儲(chǔ)氫、燃料系統(tǒng)軟件、氫氣生成等方面積累了大量技術(shù)及專(zhuān)利，尤其是在電池電堆和高壓儲(chǔ)氫技術(shù)方面領(lǐng)先世界。
在國(guó)內(nèi)燃料電池汽車(chē)零部件方面，依然是商用車(chē)比乘用車(chē)先進(jìn)。“氫燃料電池汽車(chē)零部件整體技術(shù)不夠成熟、推廣難度較大、加氫站建設(shè)不便等因素制約了其發(fā)展?！敝袊?guó)公路學(xué)會(huì)客車(chē)分會(huì)專(zhuān)家委員會(huì)委員陳世平在接受記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)，這一清潔能源汽車(chē)的發(fā)展，應(yīng)該從零部件開(kāi)始，加大支持力度，推動(dòng)其加快發(fā)展。
在國(guó)內(nèi)，近來(lái)的氫燃料電池零部件也在不斷前行?！按舜闻c豐田等汽車(chē)企業(yè)合作，是億華通‘自主＋合作’雙運(yùn)作模式下的一次戰(zhàn)略性路線(xiàn)布局，進(jìn)一步完善了億華通‘自主石墨板＋國(guó)際金屬板’雙技術(shù)路線(xiàn)。”億華通公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，在對(duì)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)積極吸收、借鑒與合作的同時(shí)，億華通將持續(xù)深化自主石墨板技術(shù)創(chuàng)新，提升在氫燃料電池技術(shù)尤其是石墨板路線(xiàn)方面的技術(shù)儲(chǔ)備及產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
億華通公司是清華大學(xué)節(jié)能與新能源汽車(chē)工程中心的產(chǎn)業(yè)化實(shí)體，也是北京清華工業(yè)開(kāi)發(fā)研究院長(zhǎng)期孵化支持的重點(diǎn)企業(yè)。早在14年前，億華通就聯(lián)合清華大學(xué)承接了國(guó)家“863計(jì)劃”節(jié)能與新能源汽車(chē)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)中的氫燃料電池客車(chē)開(kāi)發(fā)，并先后參與了北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、新加坡首屆青奧會(huì)等多個(gè)世界級(jí)重大活動(dòng)的燃料電池客車(chē)示范運(yùn)營(yíng)專(zhuān)項(xiàng)。億華通為福田汽車(chē)等整車(chē)企業(yè)提供燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，相關(guān)車(chē)輛已經(jīng)在北京、張家口、鄭州、上海、蘇州等多地開(kāi)展商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)客車(chē)、公交車(chē)、物流車(chē)、轎車(chē)等多元化覆蓋。其中，北京與張家口在線(xiàn)運(yùn)營(yíng)的近300輛氫燃料電池汽車(chē)，經(jīng)歷了高緯度地區(qū)冬季低溫環(huán)境考驗(yàn)，運(yùn)行狀況良好，為2022年北京冬奧會(huì)的示范應(yīng)用提供了技術(shù)保障。
2018年，億華通與豐田開(kāi)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(dòng)機(jī)。至今，億華通的氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)覆蓋30kW至100kW。
電堆是電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的容器，是燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的核心組件。電堆由多個(gè)燃料電池組成，核心部件為雙極板和膜電極。電堆工作時(shí)，氫氣和空氣通過(guò)管道分配到雙極板，由雙極板導(dǎo)流均勻分配到電極，通過(guò)電極支撐體與催化劑接觸進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。雙極板主要分為石墨雙極板和金屬雙極板兩種。
近年來(lái)，氫燃料電池行業(yè)發(fā)展迅速，但受產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)技術(shù)瓶頸限制，當(dāng)前市場(chǎng)上的電堆性能多集中在30kW至60kW，超過(guò)110kW的應(yīng)用幾乎寥寥無(wú)幾。如果功率小了，可能性能達(dá)不到重卡的應(yīng)用水平。驥翀氫能的130KW以上的金屬板電堆應(yīng)用在重卡上，國(guó)內(nèi)外尚不多見(jiàn)。
“137KW的單堆功率，完全可以‘落地’7.5米的物流車(chē)、8.5至12米的公交車(chē)。這意味著國(guó)內(nèi)的氫燃料商用車(chē)市場(chǎng)不再局限于政策補(bǔ)貼，而是真正的滿(mǎn)足需求?！斌K翀氫能創(chuàng)始人付宇介紹，功率大，意味著動(dòng)力更足、應(yīng)用領(lǐng)域更廣。另外，功率密度高，意味著電池體積更小、更方便汽車(chē)廠(chǎng)商做系統(tǒng)集成。
驥翀氫能的上述產(chǎn)品，采用的是金屬雙極板路線(xiàn)。當(dāng)前，國(guó)外主流廠(chǎng)商也大多采用此路線(xiàn)。根據(jù)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(xiàn)；2021年完成中試基地二期，主要功能為雙極板及電堆中試線(xiàn)全新工藝升級(jí)；2022年至2023年，完成量產(chǎn)基地，該基地主要功能為電堆及關(guān)鍵部件批量制造。
亟待解決的技術(shù)問(wèn)題
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)氫燃料電池供應(yīng)鏈雖然在一些“點(diǎn)”上有所突破，但整體發(fā)展仍然較慢。
“國(guó)內(nèi)氫燃料電池供應(yīng)鏈發(fā)展比較慢，與一些環(huán)節(jié)上存在技術(shù)問(wèn)題、成本居高不下、支持政策不到位等都有一定關(guān)系?！敝袊?guó)公路學(xué)會(huì)客車(chē)分會(huì)高級(jí)技術(shù)顧問(wèn)裴志浩在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪(fǎng)時(shí)表示，逐步解決一些瓶頸問(wèn)題，才能加速氫燃料電池汽車(chē)零部件行業(yè)發(fā)展。
氫燃料電池通過(guò)氫氣和氧氣間的電化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?dāng)前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的氫燃料電池大多只能使用2000小時(shí)至3000小時(shí)，效率只有40％。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員衣寶廉院士表示，國(guó)外氫燃料電池產(chǎn)品使用期限比國(guó)內(nèi)產(chǎn)品更長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)還要解決燃料電池成本問(wèn)題。要實(shí)現(xiàn)燃料電池大面積應(yīng)用，必須解決造價(jià)高和行駛費(fèi)用高的問(wèn)題。
價(jià)格高的源頭之一是催化劑含鉑量高。在氫燃料發(fā)電的過(guò)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(chē)Mirai每輛車(chē)用鉑20克，約合0.17g/kW。因此，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步，不斷降低鉑金屬使用量，也是降低氫燃料電池汽車(chē)使用成本的途徑之一。
解決氫燃料電池核心組件的技術(shù)難關(guān)，國(guó)內(nèi)的企業(yè)與科研單位正在合作攻關(guān)。上海交通大學(xué)、新源動(dòng)力股份有限公司、上汽集團(tuán)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(shù)”獲得2019年度上海市技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。通常情況下，電堆占燃料電池系統(tǒng)60％的成本及整車(chē)30％的成本，成為燃料電池汽車(chē)降低成本的重要路徑。
“由于氫燃料電池汽車(chē)對(duì)于大功率、長(zhǎng)距離、低成本的要求，燃料電池電堆發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是從原來(lái)增程式或小功率向全功率模式轉(zhuǎn)變。”該專(zhuān)項(xiàng)負(fù)責(zé)人、上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院教授來(lái)新民告訴記者，歷經(jīng)十余年研究，發(fā)明了薄型金屬雙極板“兩板三場(chǎng)”新結(jié)構(gòu)。基于該結(jié)構(gòu)，氫、氧、水流場(chǎng)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(gè)400片115kW大功率車(chē)用電堆，實(shí)現(xiàn)了燃料電池汽車(chē)的全功率驅(qū)動(dòng)，加一次氫氣，可以續(xù)駛600公里?！斑@只是中國(guó)氫能源燃料電池汽車(chē)發(fā)展的一步?！眮?lái)新民表示，要在新能源汽車(chē)上真正實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)，還需要在多個(gè)部件、材料、系統(tǒng)上有更大的突破。
當(dāng)前，雖然氫能源推廣逐漸形成更多共識(shí)，既能達(dá)到零排放的低碳環(huán)保，又能如同汽油車(chē)一樣沒(méi)有續(xù)駛里程焦慮，但受零部件技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施等條件制約，氫能源未能大范圍普及。國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)?yán)塾?jì)銷(xiāo)量依然有限，加氫站也僅有數(shù)十座。同時(shí)，氫燃料電池汽車(chē)推廣應(yīng)用的領(lǐng)域主要在公交、物流等領(lǐng)域。
王鳳英認(rèn)為，國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)集群未形成規(guī)模化，氫能供應(yīng)體系尚不穩(wěn)定，核心材料和關(guān)鍵零部件技術(shù)尚不成熟，氫能產(chǎn)業(yè)得不到快速且健全的發(fā)展。其實(shí)，這些問(wèn)題也是業(yè)內(nèi)專(zhuān)家、學(xué)者和企業(yè)家的普遍共識(shí)。
發(fā)展前景值得期待
當(dāng)前，開(kāi)發(fā)氫能、燃料電池等新一代能源技術(shù)，已成為國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容之一。近年來(lái)，國(guó)家積極推動(dòng)充電、加氫等設(shè)施建設(shè)，推動(dòng)氫燃料電池行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期。各地積極出臺(tái)政策加以跟進(jìn)，全力支持氫燃料電池車(chē)發(fā)展。
至今，全國(guó)有20多個(gè)省發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，在長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀等地區(qū)，氫能已經(jīng)有一些小規(guī)模示范應(yīng)用。一些地方形成了制備、儲(chǔ)運(yùn)、加注燃料電池和下游應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈。日前發(fā)布的《北京市加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行動(dòng)方案（2020年至2022年）》提出，探索推進(jìn)氫燃料電池等綠色先進(jìn)技術(shù)在特定邊緣數(shù)據(jù)中心試點(diǎn)應(yīng)用，打造國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)試點(diǎn)示范城市?！短旖蚴袣淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案（2020年至2022年）》提出，天津市將構(gòu)建技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用融合發(fā)展的氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈；到2022年，氫能產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值突破150億元；在技術(shù)產(chǎn)業(yè)方面，到2022年，培育和引進(jìn)一批氫氣制備和儲(chǔ)運(yùn)、氫燃料電池制造、科技研發(fā)和配套服務(wù)等企業(yè)，引進(jìn)培育2至3家在氫燃料電池及核心零部件、動(dòng)力系統(tǒng)集成、檢驗(yàn)檢測(cè)等領(lǐng)域具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)勢(shì)企業(yè)，積極爭(zhēng)取國(guó)家有關(guān)氫能產(chǎn)業(yè)集群的試點(diǎn)，初步形成氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展格局。
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