科技部部長萬鋼近日有關氫能燃料電池汽車發(fā)展的講話引起了業(yè)內(nèi)廣泛關注。他在題為“未來出行——氫燃料電池及智能車輛技術”國際研討會上表示，氫能燃料電池目前在壽命、可靠性、使用性能上基本達到車輛使用要求，中國已初步掌握了相關核心技術，基本建立了具有自主知識產(chǎn)權的燃料電池汽車動力系統(tǒng)技術平臺。未來要加強協(xié)同創(chuàng)新，加快推動氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展。人們從萬鋼講話中不難解讀出中國新能源汽車發(fā)展的一大重要趨勢，即氫燃料電池汽車將成重要發(fā)展方向。

萬鋼作為學者型官員，是汽車領域權威專家，他于本世紀初曾任國家“863”計劃電動汽車重大專項首席科學家、總體組組長，并作為第一課題負責人承擔了該項目中技術最為復雜、任務最為繁重的燃料電池轎車項目。正是出于對燃料電池特別是氫燃料電池的深刻認知，萬鋼在多個場合下提醒產(chǎn)業(yè)界在大力發(fā)展純電動汽車和混合動力汽車的同時，也要高度重視氫燃料電池汽車的研發(fā)。

體現(xiàn)綠色理念

隱含發(fā)展難題

燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。中國電子科技集團公司第十八研究所的付甜甜介紹說，燃料電池概念最早由英國威爾士科學家格羅夫于1839年提出。燃料和空氣分別送進燃料電池，電就被生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負極和電解質(zhì)等，像一個蓄電池，但實質(zhì)上它不能“儲電”而是一個“發(fā)電廠”。

氫燃料電池是使用氫制造能量的電池。其發(fā)電的基本原理是電解水的逆反應，其產(chǎn)物是電和水。具體反應過程為：電池陽極上的氫在催化劑作用下分解為質(zhì)子和電子，帶陽電荷的質(zhì)子穿過隔膜到達陰極，帶陰電荷的電子則在外部電路運行，從而產(chǎn)生電能;在陰極上的氧離子在催化劑作用下和電子、質(zhì)子發(fā)生化合反應生成水。電池組通過像這樣大量串聯(lián)的燃料電池，就可以產(chǎn)生足夠的電能來驅(qū)動汽車。氫燃料電池與普通電池的區(qū)別主要在于：干電池、蓄電池是一種儲能裝置，是把電能貯存起來，需要時再釋放出來;而氫燃料電池嚴格地說是一種把化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。

我們不難發(fā)現(xiàn)，氫燃料電池不僅能量轉(zhuǎn)換效率高，只產(chǎn)生水和熱，對環(huán)境無污染，綠色環(huán)保，而且無振動、噪聲低、使用壽命長。同時，燃料電池所使用的氫燃料來源廣泛，可采用水分解制氫，也可以從再生能源中獲得。相比純電動汽車的蓄電池，氫燃料電池充電時間要短得多，更換更便捷。付甜甜也指出了氫燃料電池存在的三大局限：一是制氫儲氫技術復雜，價格昂貴;二是對密封性要求嚴格，使得燃料電池發(fā)動機的制造工藝相對復雜，使用、維護困難;三是由于燃料電池不能充電，氫燃料電動汽車必須配備輔助電池系統(tǒng)。

奮起迎頭追趕

奠定發(fā)展基礎

付甜甜介紹說，世界上第一輛可使用的氫燃料電池汽車是由通用汽車公司于1968年制造的，該汽車以廂式貨車為基礎，裝載了最大功率為150千瓦的燃料電池組，續(xù)航里程為200公里。20世紀90年代，燃料電池電動汽車技術受到了空前重視，世界主要汽車廠商投入了大量的人力和物力研發(fā)燃料電池電動汽車。新世紀伊始，通用汽車公司接連推出了“氫動3號”和“Sequel”兩款經(jīng)典氫燃料電池汽車。2015年，日本豐田汽車公司正式發(fā)布了其量產(chǎn)版氫燃料電池車“未來”，相當于2.0發(fā)動機轎車水平，續(xù)行達到500公里。

中國對發(fā)展氫燃料電池汽車也高度重視并取得了突出成就。早在1999年，清華大學就生產(chǎn)出了我國第一輛氫燃料電池觀光車。2001年，上汽集團攜手通用汽車公司合資的泛亞技術中心研制出“鳳凰”氫燃料電池電池汽車。“十五”期間，“863”重大專項中就明確指出要支持氫燃料電池汽車的研發(fā)，并給予項目資金支持。“十一五”和“十二五”期間，氫燃料電池被列為節(jié)能與新能源汽車重大項目的重點項目。2008年北京奧運會上和2010年上海世博會上，有一批燃料電池汽車示范運行。據(jù)統(tǒng)計，到目前為止，我國共研發(fā)試制出200多輛燃料電池汽車在各個時間段進行示范運行，其中包括燃料電池客車、專用車及卡車、轎車。

加大協(xié)同創(chuàng)新

奔向10萬目標

日常生活中，我們見到大街上跑的新能源汽車更多的是電動汽車，它們以各種新銳的造型吸引了我們的目光，而油電混合動力車在外觀上雖然看起來與傳統(tǒng)汽車無異，但它們經(jīng)常以不斷刷新的省油紀錄進入新聞報道，為我們所熟知。燃料電池汽車與純電動汽車、混合動力汽車相比，知名度的確有待提高，其現(xiàn)實發(fā)展水平也與中國新能源汽車“三分天下有其一”的總體布局不相適應。

在汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室主任歐陽明高看來，造成氫燃料汽車發(fā)展相對較慢的根本原因在于核心技術沒有實現(xiàn)突破。他指出，氫燃料電池技術中最核心、最基礎的技術是膜電極，其重要性相當于電腦和手機的芯片，而國產(chǎn)膜電極在耐久性和性能上還有待提升。目前國產(chǎn)膜電極的壽命最高能達到8000小時，而國際上最好的水平是1萬小時以上，這直接決定了氫燃料電池的壽命。同濟大學汽車學院副研究員鄭俊生指出，電池價格高企是制約氫燃料汽車發(fā)展的瓶頸之一。他解釋說，氫燃料電池的催化劑是鉑金類金屬，其價格高昂，雖然經(jīng)過技術進步，大幅減少了使用量，但仍然制約了氫燃料電池的成本大幅下降。此外，由于氫氣的貯藏與運輸面臨特殊困難，加氫站作為氫燃料電池汽車重要基礎設施建設成本較高，限制了其推廣。

市場和技術的自然發(fā)育成長需要長期的過程。要較快破解上述發(fā)展難題，贏得發(fā)展先機，就必須在充分尊重市場規(guī)律的前提下，發(fā)揮政府這只“看得見的手”作用，給予燃料電池汽車特殊的鼓勵政策。為促進加氫站建設，2014年底，財政部、科技部等4部委發(fā)布通知，對符合國家技術標準且日加氫能力不少于200公斤的新建燃料電池汽車加氫站，中央財政給予每站獎勵400萬元。此后不到半年，4部委再次聯(lián)合發(fā)布通知，提出2017-2020年間，在對其他新能源汽車的補助標準實行必要的“退坡”背景下，中央財政對燃料電池汽車補助保持不變。

為了整合產(chǎn)學研力量，攻克氫燃料電池核心技術，在有關部門大力支持下，2014年1月，同濟大學、清華大學等科研機構與一汽、東風、上汽等企業(yè)成立了中國燃料電池汽車技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，加強協(xié)同創(chuàng)新力度。

根據(jù)2017年4月發(fā)布的《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》，2020—2030年，中國燃料電池汽車將迎來三大時間節(jié)點：2020年，在特定地區(qū)的公共服務車輛領域進行小規(guī)模示范應用;2025年，私人用車和公共服務用車領域批量應用，不低于1萬輛;2030年，在私人乘用車、大型商用車領域進行規(guī)?；茝V，不低于10萬輛?？梢灶A見，中國氫燃料電池汽車正駛入發(fā)展快車道。