文|汽車預(yù)言家
3月31日-4月2日，2023年中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇在北京釣魚臺(tái)國(guó)賓館舉行。此次論壇邀請(qǐng)了產(chǎn)學(xué)研各個(gè)方面的專家，共論當(dāng)前新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
值得注意的是，在此次的論壇上，針對(duì)氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景和方向路徑等問(wèn)題成為了關(guān)注的焦點(diǎn)，多部委領(lǐng)導(dǎo)、行業(yè)專家及企業(yè)代表紛紛建言獻(xiàn)策，重磅發(fā)聲。
在門捷列夫的元素周期表上，氫（H）位于63種化學(xué)元素之首，這不僅僅是理論上說(shuō)氫只有一個(gè)質(zhì)子，同時(shí)也代表氫是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，整個(gè)宇宙質(zhì)量的75%都由氫所構(gòu)成，并隱匿于從天空的大氣到地下的水流甚至地殼中的巖石層以及石油天然氣和煤炭等化石燃料中。
正是因?yàn)榉植加诓煌妮d體，氫能源就有山門派系之別。理論上看，雖然氫是重量最輕的化學(xué)元素，但卻是除核燃料外所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中能量密度最高的一種能源，導(dǎo)熱系數(shù)是絕大多數(shù)氣體的10倍以上，說(shuō)得通俗點(diǎn)就是，氫氣不僅容易點(diǎn)著，而且火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，作為能源用在汽車等交通工具上可使發(fā)動(dòng)機(jī)快速點(diǎn)火啟動(dòng)，作為能量用于火箭等航天器的發(fā)射可使飛行工具更敏捷起飛，作為動(dòng)能作用于機(jī)械等生產(chǎn)工具可以讓作業(yè)效率更高。
更為重要的是，氫能氧化過(guò)程只有清潔的水排出，因此在很多人的理想中，氫燃料是推動(dòng)交通工具的完美能源。
因此，氫燃料汽車不是一個(gè)新鮮話題。早在上世紀(jì)90年代初，作為日系車企代表的豐田就已開始投資氫燃料電池相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，并從2000年開始相繼推出了豐田FCH、Toyota FCHV-adv等產(chǎn)品，只不過(guò)這些產(chǎn)品都屬于試制車范疇。
在汽車產(chǎn)業(yè)中，相當(dāng)多的企業(yè)和專家都是氫能源燃料汽車的簇?fù)?。不僅真金白銀的投入資金進(jìn)行研發(fā)，還在不同區(qū)域型市場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)際的運(yùn)營(yíng)。
就像萬(wàn)鋼主席在演講中表示的那樣，作為踐行“綠色冬奧”的重要技術(shù)路徑，2022冬奧會(huì)首次大批量投入氫燃料電池汽車。賽事期間，共計(jì)投放1200臺(tái)氫燃料電池汽車，累計(jì)減碳2200噸，實(shí)現(xiàn)北京冬（殘）奧會(huì)零碳排放，為氫燃料電池汽車商業(yè)化推廣做出良好示范。
但同時(shí)，萬(wàn)鋼主席也表示，高速增長(zhǎng)的新能源汽車市場(chǎng)化需求相比，加氫網(wǎng)絡(luò)等一系列基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍然相對(duì)滯后。
截至目前，全球布局氫燃料乘用車的企業(yè)以日韓為主。
在氫燃料電池領(lǐng)域，豐田、現(xiàn)代、本田走在了前列，均已推出氫燃料電池乘用車。
不過(guò)，寶馬在此次百人會(huì)論壇上也宣布：今年，寶馬集團(tuán)也將推出氫燃料電池乘用車。“氫電池的電動(dòng)車是補(bǔ)充車體零排放產(chǎn)品的理想技術(shù)，寶馬今年將在幾個(gè)小規(guī)模市場(chǎng)小批量地投放寶馬氫燃料電池iX5，以進(jìn)行測(cè)試和展示。”寶馬（中國(guó)）汽車貿(mào)易有限公司總裁邵賓4月1日在中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇（2023年）上表示，該車最大輸出功率可達(dá)295kW（401馬力），6秒內(nèi)完成百公里加速；在WLTP工況下，寶馬iX5 Hydrogen氫燃料電池車最大續(xù)航里程為504km，充滿儲(chǔ)氫罐只需要3~4分鐘。
中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022年全年燃料電池汽車產(chǎn)銷分別達(dá)到3628輛與3367輛，創(chuàng)下有史以來(lái)的最好成績(jī)。但相較于純電動(dòng)車的銷量規(guī)模，氫燃料電池車的市場(chǎng)應(yīng)用目前仍很有限。
事實(shí)上，無(wú)論是豐田等企業(yè)在冬奧會(huì)賽場(chǎng)的小范圍試驗(yàn)，還是活躍在各大展會(huì)上的氫燃料電池系統(tǒng)。對(duì)于廣大的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，實(shí)際體驗(yàn)氫燃料汽車的機(jī)會(huì)非常小眾，停留在腦海中環(huán)保可持續(xù)的氫燃料電池汽車仍然太過(guò)遙遠(yuǎn)。
氫能汽車的普及，關(guān)鍵問(wèn)題可能不在技術(shù)本身。行業(yè)觀察人士指出，長(zhǎng)期以來(lái)困擾或者說(shuō)阻礙氫能源汽車普及的關(guān)鍵因素主要集中在：1）氫氣的清潔化獲取，也就是綠氫制備；2）氫氣的安全化儲(chǔ)運(yùn)；3）氫燃料汽車的昂貴制造成本；4）關(guān)鍵零部件的國(guó)產(chǎn)化替代。
正如科學(xué)技術(shù)部副部長(zhǎng)相里斌在論壇發(fā)言中表示，要強(qiáng)化氫能綠色制取、安全儲(chǔ)存、高效輸配等氫能技術(shù)攻關(guān)和示范應(yīng)用，助力構(gòu)建清潔氫能供應(yīng)體系，支撐燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
目前根據(jù)制取方式和碳排放量的不同將氫能按顏色主要分為灰氫、藍(lán)氫和綠氫三種：
1）灰氫：通過(guò)化石燃料（天然氣、煤等）轉(zhuǎn)化反應(yīng)制取氫氣。由于生產(chǎn)成本低、技術(shù)成熟，也是目 前最常見的制氫方式。由于會(huì)在制氫過(guò)程中釋放一定二氧化碳，不能完全實(shí)現(xiàn)無(wú)碳綠色生產(chǎn)，故而被稱為灰氫； 2）藍(lán)氫：在灰氫的基礎(chǔ)上應(yīng)用碳捕捉、碳封存等技術(shù)將碳保留下來(lái)，而非排入大氣。藍(lán)氫作為過(guò)渡 性技術(shù)手段，可以加快綠氫社會(huì)的發(fā)展； 3）綠氫：通過(guò)光電、風(fēng)電等可再生能源電解水制氫，在制氫過(guò)程中將基本不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體，因此 被稱為“零碳?xì)錃狻薄＞G氫是氫能利用最理想的形態(tài)，但目前受制于技術(shù)門檻和較高的成本，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用還有待時(shí)日。
此外，在氫氣儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)。目前國(guó)內(nèi)儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)樣本并不多，但行業(yè)人士認(rèn)為，基于氫元素的獨(dú)特理化特性，疊加目前中國(guó)錯(cuò)綜復(fù)雜的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，氫燃料的安全穩(wěn)定儲(chǔ)運(yùn)可能會(huì)面臨比較大的問(wèn)題。
在成本層面。以豐田Mirai為例，其以進(jìn)口形式在國(guó)內(nèi)的起售價(jià)達(dá)74.8萬(wàn)元，遠(yuǎn)高于豐田燃油車的售價(jià)。中國(guó)工程院院士衣寶廉曾公開表示，要實(shí)現(xiàn)無(wú)補(bǔ)貼的燃料電池車商業(yè)化，必須大幅度降低燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的成本和氫氣的成本，同時(shí)降低加氫站的建設(shè)費(fèi)用。
不過(guò)，有樂(lè)觀人士認(rèn)為，基于近些年包括我國(guó)在內(nèi)的全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū)對(duì)于氫能源、以及氫燃料電池汽車的重視，在業(yè)內(nèi)看來(lái)氫燃料電池技術(shù)或許會(huì)與鋰電技術(shù)、插電混動(dòng)一同成為未來(lái)新能源汽車行業(yè)發(fā)展的主流路線之一。
中國(guó)工程院院士歐陽(yáng)明高在此次百人會(huì)論壇上明確指出，目前發(fā)展氫燃料電池還需要解決多方面的問(wèn)題，包括成本降低，加大功率，提高效率以及延長(zhǎng)壽命等。從成本方面來(lái)看，燃料電池成本去年已經(jīng)降到3000元/千瓦，今年會(huì)繼續(xù)降，2025年估計(jì)到1000元/千瓦。同時(shí)，車載儲(chǔ)氫瓶的成本也需要大幅降低。功率方面，燃料電池部分負(fù)荷效率比額定負(fù)荷效率高，因此加大功率可以把常用工況點(diǎn)移到高效區(qū)。而目前燃料電池重卡氫耗還偏高，因此額定效率也需要提高。
歐陽(yáng)明高此前表示，在壽命方面，目前氫燃料電池的壽命是1.8萬(wàn)小時(shí)左右。2025年需要提高到2.5萬(wàn)小時(shí)，到2030年做到3萬(wàn)-3.5萬(wàn)小時(shí)，滿足行駛里程120萬(wàn)-150萬(wàn)公里。“這是國(guó)內(nèi)的燃料電池系統(tǒng)壽命，國(guó)際最好水平已經(jīng)可以達(dá)到這一指標(biāo)?！?/p>
中國(guó)科學(xué)院院士孫世剛在百人會(huì)論壇上指出，燃料電池是一個(gè)小型“化工廠”，是非常復(fù)雜的。這里面有兩方面的問(wèn)題需要考慮，一是氫氣的來(lái)源，從成本來(lái)看，目前電解水的成本最高，雜質(zhì)比較少，工業(yè)上存在大量廉價(jià)的重整氫、副產(chǎn)氫，因含有毒化物種無(wú)法使用，因此要發(fā)展陽(yáng)極抗毒化催化劑，只讓氫氣到達(dá)反應(yīng)界面，阻擋其他物質(zhì)。
氫氣方面有兩個(gè)方向，一是構(gòu)筑分子選擇性通道，只讓氫氣達(dá)到反應(yīng)位點(diǎn)進(jìn)行反應(yīng)就能實(shí)現(xiàn)有效抗毒化。二是研發(fā)催化活性和穩(wěn)定性更高的催化劑。“氫氧燃料電池對(duì)催化劑的要求是高催化活性、高穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命，目前只有鉑族金屬可以用，但鉑族金屬資源少，價(jià)格昂貴。當(dāng)前鉑基催化劑被少數(shù)幾家國(guó)際公司所壟斷，研發(fā)催化活性和穩(wěn)定性更高的催化劑并實(shí)現(xiàn)商品化應(yīng)用是關(guān)鍵，希望我國(guó)的催化劑產(chǎn)業(yè)要跟上，如果不解決這個(gè)問(wèn)題，大規(guī)模發(fā)展是不可能的?！睂O世剛表示。