燃料电池汽车成我国汽车发展主流 专家泼冷水:不具备产业化条件

极科网 2018-06-25
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现代交通


随着各国新能源汽车发展规划的纷纷提出,新能源汽车已经是汽车行业公认的发展趋势。各国发展新能源汽车除了出于环保和产业升级的目的之外,能源安全也是重要原因,新能源汽车产业的发展可以减轻对石油资源的依赖,关系国家能源安全问题。

中国目前的新能源汽车虽然是纯电、混动、燃料电池、甲醇等多种技术路径并行发展,但以纯电为主攻方向。虽然氢燃料电池燃料补充更为迅速,但加氢站的建设成本远远高于充电站。电动车在家里就可以充电,加氢站的数量却少得可怜,这使得燃料电池车远不如电动车容易普及。

什么是燃料电池汽车

燃料电池汽车的主要特点在于,燃料电池系统替代了内燃机,为汽车提供能量,而提供的能量并非直接是动能,而是电能,电能通过电动机转化为动能驱动车辆。首先含有氧气的空气从进气口进入汽车内部,高压储氢罐中的氢气和进入车体的氧气同时被输送到燃料电池堆栈的两极,燃料电池通过化学反应产生水和电流。电流被输送到电机带动车辆前进。生成的水则通过排水口排出。


燃料电池汽车成我国汽车发展主流 专家泼冷水:不具备产业化条件


燃料电池汽车工作原理

燃料电池的工作原理很简单。燃料电池由阳极、电解质和阴极三个相邻的区段组成。在两个相邻的区段之间,会发生化学反应——氢气在阳极发生氧化反应,氧气在阴极发生还原反应,从而消耗燃料,产生电流,带动负载在系统上的电气设备,包括电动机、车载设备和组件等。


燃料电池汽车成我国汽车发展主流 专家泼冷水:不具备产业化条件

燃料电池工作原理


为了提供所需要的输出能量,汽车上所使用的是燃料电池组合而成的燃料电池堆。燃料电池堆相比电动汽车上的电池来说,重量上占有极大的优势。除此之外,由于自带发电设备,燃料电池汽车不需要从电网中获得电能,只需要在适当时候补充燃料即可,因此也不存在电动汽车的通病——里程焦虑症。

氢燃料电池汽车成为我国汽车行业发展主流方向

2003年11月我国加入了“氢能经济国际合作伙伴(IPHE)”,成为其首批成员国之一,国家开始部署氢燃料汽车的研究规划。我国已形成了一支由高等院校、中科院、能源公司、燃料电池公司、汽车制造企业等为主的从事氢能与燃料电池研究、开发与利用的专业队伍。

2016年12月,国务院印发了《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,提出要系统推进燃料电池汽车研发与产业化,到2020年,实现燃料电池汽车批量生产和规模化示范应用。而按照《中国制造2025》规划,到2020年,国内生产1000辆燃料电池汽车并进行示范运行。

2017年起实施的新版新能源汽车财政补贴政策规定,各类车型分别设置中央和地方补贴上限,2019-2020年中央及地方补贴标准和上限在现行标准基础上退坡20%,但燃料电池车的补贴标准保持不变,这表明了国家对燃料电池车的大力支持。以上海为例,每辆燃料电池大中型客车国家补贴50万人民币,地方则补贴60万人民币。

目前我国已在国家战略层面明确将氢能作为能源架构中的一个重要组成部分,并将氢燃料电池汽车定位为我国汽车行业发展的主流方向之一。各地政府也纷纷加入,6月14日,广东省发布《关于加快新能源汽车产业创新发展的意见》指出,为加快新能源汽车(包括纯电动汽车、氢燃料电池汽车和插电式混合动力汽车等)产业创新发展,广东省将从新能源汽车充电、加氢基础设施建设,推进产业集聚发展等方面进行了指引,并取消对新能源汽车的限牌限行。这是继上海、河南、海南等地之后,又一个明确提出推进氢燃料电池汽车产业化的重要省份。

我国已经初步掌握了燃料电池电堆及其关键材料、动力系统、整车集成和氢能基础设施的核心技术,基本建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台,培育了一批从事燃料电池及关键零部件研发生产企业。不少于30家来自于汽车制造、传统能源、电机电气等多个行业的上市公司,已涉足加氢站等基础设施、燃料电池系统、整车制造等领域。


燃料电池汽车成我国汽车发展主流 专家泼冷水:不具备产业化条件


氢燃料汽车两大关键技术未解决 权威专家称不具备产业化条件

尽管国家层面和企业层面都对氢燃料汽车抱有很大希望,但一些专家似乎对此并不感到乐观。“关键技术还没解决,应该回到实验室里继续研究,在膜和催化剂这两大关键问题没解决前,呼吁发展氢燃料汽车是不合理的。”在日前北汽新能源举办的首届“三里屯沙龙”上,清华大学汽车研究所所长、博士生导师陈全世教授直言不讳地表示。

陈全世曾担任中国汽车工程学会电动汽车分会主任,全国汽车标准化电动汽车专业委员会顾问等职务,还曾承担国家“863”电动汽车专项中“燃料电池城市客车整车技术研究”课题,可以说是国内最早一批研究新能源汽车的学者,对电动车和氢燃料电池技术和产业研究颇深。早在1999年,清华大学汽车系开发出的我国第一辆氢燃料电池观光车,就出自陈教授的研究团队。

作为国内最早研究氢燃料电池汽车的专家,好不容易看到氢燃料电池汽车越来越火,陈教授为何要“泼冷水”呢?

主要是关键技术没解决,不具备产业化的条件。“第一,目前全世界能够商业化供应氢燃料电池质子交换膜材料的只有美国杜邦公司一家,日本的一家公司也能做,但是不对外销售。第二,在目前技术条件下氢燃料电池的催化剂是铂金。铂金全世界产量很低且价格贵(大概是黄金的2倍),目前铂金的全球产量是每年大概两百多吨,60%以上是做首饰,20%左右是做工业催化剂。如果要普及燃料电池汽车铂金的价格肯定会翻番上涨;而且铂这个催化剂很娇嫩,要求氢气纯度达到99.99%以上。另外,相关的技术指标体系也并不明确,国内氢燃料电池有些技术指标现在都不知道怎么去测。”陈全世说。

在陈全世看来,目前国内的氢燃料电池同样有些热的过头了,都热衷于造车,而不是做基础研究攻克关键技术。“现在国内燃料电池研究挺热,但据我所知,不少车企的燃料电池都是从加拿大买的,想从日本买但是买不到,加拿大目前也只有两家公司能做燃料电池。加拿大是全球公认燃料电池技术领先的国家之一,他们也没有实现产业化。两大关键技术都没解决,怎么做产业化?政府和车企应该联合大学等研究机构,把膜、催化剂、极板等基础问题解决了,而不是做多少辆车。”

在陈全世看来,加氢站的安全也是很重要的问题。丰田公司用的氢燃料电池汽车里使用了70个兆帕压力的储氢罐,氢站加氢装置的工作压力是比这一数据高1.3倍左右,大概1000个大气压,这么大的压力,加氢站万一发生爆炸等事故怎么办?安全问题需要慎重考虑。

陈全世并不认为氢燃料电池技术是最终的技术解决方案,而是终极方案之一。事实上,燃料电池的发展离不开动力电池技术。国际上已经把燃料电池与蓄电池技术结合起来的技术方案,叫燃料电池增程式。

即便是开发燃料电池技术最为积极的车企丰田,去年也明确其新能源规划,未来10-15年之后,混合动力已经成标配时,再大力发展纯电动和氢燃料电池技术。“燃料电池技术不能替代纯电动技术,别被误导了。”

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