氢燃料电池汽车的产业化发展研究

2020-01-15高鹏然

化工设计通讯 2020年4期

高鹏然

（深圳市雄韬电源科技股份有限公司，广东深圳 518120）

1 国内外氢能和燃料电池的政策

1）日本：2014年日本经济产业省发布了《氢能与燃料电池战略路线图》，制定了名为三步走的发展计划。日本在研发、示范和车辆补贴方面表现出了对氢能和燃料电池巨大的支持。在研发方面，日本经产省曾经在2017年对研发燃料电池的研发作业上投资共129亿日元。示范方面，从2017年开始，日本政府扩大了燃料电池的试用范围，由原本的局限于家庭应用转变成供给商业和工业用。

2）欧洲：为了尽快将氢能这一新兴能源投入交通中，欧洲一直持续支持氢能和燃料电池的产业发展。将氢能看做能源系统的重要组成部分的政策文件在欧盟2016年的《可再生能源指令》中被提出。在2020年实现氢能和燃料电池普及到交通应用中是他们正在推进的《燃料电池和氢能实施计划》中的重头戏。

3）美国：氢能和燃料电池的支持政策因为美国总统特朗普的上台而出现了剧烈波动，美国2015年发布的《2015年美国燃料电池和氢能技术报告》中肯定地表述了未来氢能市场的恢弘前景，并决定大力发展氢能燃料技术，支持燃料电池和氢燃料汽车的税收减免，并广泛在工厂和居民区投入这项技术，安装燃料电池发电系统，美国联邦卢工规划的“国家替代燃料与充电网络”中以55座加氢站作为节点连接美国境内35个州，构成“氢能网络”。

4）我国《十三五战略性新兴产业发展规划》、《中国制造2025》等相关政策中明确了氢能和燃料电池的举足轻重，将其规划为战略性能源开发项目，重点扶持氢能燃料汽车的研究项目。2016年，工信部发表《节能与新能源汽车技术路线图》表示要在2020年特定公共地域试运行5 000辆氢燃料汽车，建成300座加氢站，2025年时则要提升到50 000辆进行试运行，2030年实现全民氢燃料汽车普及化，建成1 000座加氢站。氢燃料电池汽车在财政上的支持也是相当给力的，这种新能源汽车几乎是补贴金额最高的重点补贴对象。

2 氢燃料电池汽车的发展趋势

1）试运行

丰田Mirai 在2014年12月上市了一款以氢燃料为能源的新能源动力车，这意味着氢能源燃料在技术上已经可以实现，氢燃料电池车的时代即将来临，商品化普及的时间已经可期。2016 年，氢燃料电池车在全球销售量高达2 312 辆，增幅了225%，丰田Mirai、本田Clarity、现代ix35FC 杀出重围，拔得氢燃料电池车销售量的头彩。

上汽集团是国内投入燃料电池汽车的主坚力量，开拓出四代氢燃料电池轿车的型号，上汽汽车在氢燃料动力和续航能力已经取得重要突破，规范运行车辆有81辆。2014年的“新能源万里游”中部分氢能源汽车与其他汽车一样参与了全国巡游，通过由各种地形、海拔气温组成的10 000km 的实际路试，表现良好。

十三五前，国内的上汽、北汽福田等企业就已经开始在自主研发相关整车产品，2008年的奥运，2010年的上海世博会，2010年的新加坡青奥会，都有出色的表现，证明燃料电池车的确具有与普通能源车相当的可靠性。

十三五之后，更多的商用车企业开始涉足这一领域，近年来，已经具备一定的生产能力，据统计，2017年22款来自于10家车企所研发的燃料电池商用车被选入当年新发布的推荐目录。最多的车型是城市客车。

2）关键零部件和材料

商用车的氢燃料系统仍旧没有突破技术限制，采用金属双极板无疑会让电池驱动的功率再提升一大截，但目前普遍采用的仍旧是石墨板或复合板，虽然石墨板和复合板的性能近年来逐步提高，但仍旧在功率上低于金属双极板。国产电堆的使用寿命远远低于国外电堆，只有几千小时，而国外电堆已经达到上万小时，中国在氢燃料电池关键材料和零部件的技术水平仍旧需要加强，与国外技术相比还存在一定差异，没有配套能力的企业支撑，少数昂贵的进口材料也大多被国外企业垄断，所以目前我国只能小规模地推广应用这类氢燃料电池汽车。

3 氢燃料汽车发展存在的问题

1）产业链建设不完善

我国的氢燃料电池汽车已具备初步形态，但部分材料上的量化生产和技术攻克仍旧存在一定问题，我国企业仍不具备批量生产质子交换机、空压机、氢喷射磊等关键部件，只能通过外国进口，但是国外进口的价格高昂，对于国内的中小型企业来说是一种很大的负担。燃料电池产业无法长期依赖进口生产，只能进行自主技术研发，防止技术空心化出现。

2）没有建立氢源生产链

我国氢气资源丰富，年产量处于千万吨规模，位居世界第一的水平，但我国从事提纯氢气的企业太少，浪费了我国可进行大规模提纯副产氢和电解水制氢的环境优势，使得氢源产业链仍处于邯郸学步的状态，国内只能采用高压氢瓶运输高纯氢，运输产氢地分布不均，产量很少导致运输成本十分高昂。加氢枪、管件等关键部件仍依赖进口，导致建站成本大大提高从而延缓建站周期。

3）政府缺乏生产氢燃料电池车的相应措施

《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策通知》在2016年12月提出，对于各类其他车型现有的补贴上退坡20%，唯独除却燃料电池汽车保持原本的补贴水平。国家在新能源汽车的扶持态度上非常明确，但氢燃料电池车的组建复杂，不仅需要购置补贴，而且需要在氢气支取、车辆运营等方面一起给予支持，对于加氢站政府出台的相关政策中原本有400万，却在后续政策中被取消了。

4）加氢站建设不规范

随着加氢站数量不断增多，作为给燃料电池汽车提供氢气的基础设施在全世界各地火热展开各种示范活动，这些加氢站的建设试运营积累了大量的数据和经验，为今后进一步提升氢能燃料技术打下了深厚的基础。在审批建设加氢站时，不同地区的主管部门和审批流程不同，这是因为建设加氢站时没有前例可依据，需要各自对加氢站的规划建设进行摸索，这导致国内企业在与各个城市洽谈花费了大量的人力物力，没有明确统一的流程，审批效率极其缓慢。

4 氢燃料汽车发展建议

1）加强协调机制

氢能源燃料汽车作为一个新能源驱动的汽车种类，还处于摸索和探路的阶段，在这个时候特别需要国家政府的鼎力相助。国家在相关政策中应该做好主导作用，构建宏观战略导向，引导经济市场统一步调。燃料电池所涉及的领域太多，需要涉及国家多个部门从基础的研发制造到消防安全、财政补贴等环节配合协调，需要多个部门制定出具有针对性和有效性的支持政策。

2）攻克核心技术

政府应该积极地推动企业在燃料电池方面的研究开发，在空压机、氢气循环磊等核心零部件上应该加大技术研发力度，尽快摆脱对于进口零件的依赖性，自主研发氢燃料电池堆和关键零部件方面的核心技术，在电堆的关键材料和基础部件方面的研究力度应该深入化，集中突破催化剂、质子交换膜等核心技术等研究，降低电堆产品的成本，提高使用寿命。

3）出台标准的法律法规

我国主管部门对于汽车行业、电池行业、气体行业等行业处于“各管各的”的局面，而氢能燃料汽车的开发与生产需要跨越好几个行业，这种管理制度会让国内生产企业在审批流程中觉得焦头烂额，没法快速通过审批流程。国家应该统筹协调各方面的诉求，促进多个机构形成有效的衔接，进一步完善我国的燃料电池标准体系。