本刊 劉春娜

1 概述

近日，華北地區(qū)出現(xiàn)本世紀(jì)以來最嚴(yán)重的持續(xù)空氣污染在媒體報(bào)道中多次被提及，也成為今年兩會(huì)頻繁被談?wù)摰慕裹c(diǎn)問題。汽車尾氣的排放不可否認(rèn)地成為霧霾產(chǎn)生的因素之一，新能源汽車的意義越發(fā)顯得舉足輕重。其中，氫燃料電池汽車相對(duì)于純電動(dòng)汽車具有其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠渲粫?huì)排出水，在環(huán)保領(lǐng)域可遙遙領(lǐng)先混合動(dòng)力車、電動(dòng)汽車等其他環(huán)保汽車，有助于人類盡早開創(chuàng)環(huán)保時(shí)代，因此人們應(yīng)當(dāng)重新認(rèn)識(shí)氫燃料電池汽車未來的市場(chǎng)。

氫燃料電池車是一種以氫燃料作為動(dòng)力的汽車，本質(zhì)上也是電動(dòng)車的一種。它通過氫氣與氧氣的化學(xué)作用產(chǎn)生的電力作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，與目前普遍采用鋰離子電池的電動(dòng)車相比，氫燃料電池車同樣具備零CO2排放的特色，所產(chǎn)生的廢棄只有熱能和水蒸氣，是非常環(huán)保的一種新能源車。在能量回充方面，氫燃料電池補(bǔ)充時(shí)間較短，與加油方式大同小異，推廣起來會(huì)較鋰電池的電動(dòng)車更為容易。

目前，我國汽車企業(yè)對(duì)于燃料電池技術(shù)的直接介入并不積極，車企大多以觀望為主。尤其是最近幾年汽車企業(yè)更是預(yù)期氫燃料電池汽車市場(chǎng)化需要更長(zhǎng)時(shí)間，應(yīng)該比混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車要遲一些。在產(chǎn)業(yè)鏈條上，國內(nèi)氫燃料電池的關(guān)鍵部件如隔膜、催化劑、炭紙等材料目前主要以進(jìn)口為主，由于技術(shù)含量較高和壟斷的原因，價(jià)格昂貴。但國際車企巨頭卻似乎認(rèn)為氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化與混合動(dòng)力、純電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化并沒有明顯的先后關(guān)系，而是重疊的，多家國外車企都把2015年作為氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化起點(diǎn)。近日，歐美日車企對(duì)氫燃料電池汽車熱度就不斷升溫。

2 國外動(dòng)態(tài)

2013年1月，寶馬與豐田聯(lián)盟，豐田將為寶馬提供動(dòng)力系統(tǒng)和氫氣存儲(chǔ)技術(shù)，而寶馬則將應(yīng)用該技術(shù)計(jì)劃2020年分別推出采用雙方共同開發(fā)成果的燃料電池車。除燃料電池組外，雙方還計(jì)劃共同開發(fā)氫燃料罐、馬達(dá)和電池等。戴姆勒、福特和日產(chǎn)汽車也宣布結(jié)成氫燃料電池汽車開發(fā)聯(lián)盟，共享氫燃料電池汽車技術(shù)，在2017年之前共同推出一款氫燃料電池汽車。這個(gè)三方合作協(xié)議，主要目的是聯(lián)手打造一套共同的氫燃料電池系統(tǒng)，借由三方合作有效提高經(jīng)濟(jì)規(guī)模，降低開發(fā)成本，同時(shí)增加研發(fā)效率，而這套氫燃料電池系統(tǒng)將會(huì)盡可能地提高共通性，以對(duì)應(yīng)三方的車款，并且期望能夠在2017年推出全球第一輛價(jià)格合理、一般民眾負(fù)擔(dān)得起的氫燃料電池車，其目的也是為了早一步確立各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范與零配件的全球規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)期激烈的競(jìng)爭(zhēng)前景使得國際車企巨頭紛紛拋棄前嫌，和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手抱團(tuán)應(yīng)對(duì)。此前，車企則采用單打獨(dú)斗的方式搶奪氫燃料電池汽車的技術(shù)控制權(quán)，并伺機(jī)產(chǎn)業(yè)化。目前德國奔馳公司開發(fā)燃料電池B級(jí)車、豐田開發(fā)燃料電池SUV、本田公司的FCX clarity轎車和美國通用公司的Equinox SUV氫燃料電池設(shè)計(jì)壽命都已經(jīng)達(dá)到5 000 h。

國際車企經(jīng)過前期技術(shù)積累已經(jīng)進(jìn)入第二階段，戴姆勒、福特、本田、豐田、日產(chǎn)、通用、現(xiàn)代等汽車公司進(jìn)行收購燃料電池企業(yè)作為其下屬零部件公司，或汽車企業(yè)直接成立燃料電池電堆開發(fā)部門，自行開發(fā)燃料電池電堆，紛紛形成了自主的燃料電池電堆開發(fā)能力。國際汽車企業(yè)燃料電池技術(shù)已經(jīng)基本達(dá)到產(chǎn)業(yè)化要求。

韓國現(xiàn)代汽車在世界上首次成功實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)途勝ix氫燃料電池車，目前已向歐洲政府機(jī)構(gòu)和公共機(jī)關(guān)發(fā)售?，F(xiàn)代汽車在蔚山工廠內(nèi)另設(shè)氫燃料電池車生產(chǎn)廠，同時(shí)運(yùn)營充電和檢查設(shè)施，2月26日在蔚山工廠的氫燃料電池車生產(chǎn)廠舉行了氫燃料電池車量產(chǎn)紀(jì)念儀式，3月7日將17輛途勝ix氫燃料電池車裝載到貨輪上，其中15輛運(yùn)往丹麥，2輛運(yùn)向瑞典，這些車輛將于4月向丹麥哥本哈根和瑞典斯堪尼亞分別出口15輛和2輛氫燃料電池車，此后向歐洲政府機(jī)關(guān)等出口，并計(jì)劃到2015年在海內(nèi)外共銷售1 000輛氫燃料電池車。屆時(shí)現(xiàn)代汽車將能夠在氫燃料電池車市場(chǎng)上占據(jù)優(yōu)勢(shì)。途勝ix氫燃料電池車搭載現(xiàn)代汽車單獨(dú)開發(fā)的燃料電池系統(tǒng)和儲(chǔ)氫系統(tǒng)。氫燃料電池車一次充電可行駛594公里?，F(xiàn)代汽車從1998年開始著手研發(fā)氫燃料電池車，2000年11月發(fā)布以勝達(dá)為型號(hào)的氫燃料電池車，2006年現(xiàn)代汽車獨(dú)立研發(fā)了途勝氫燃料電池車。此次量產(chǎn)的氫燃料電池版ix35是第三代車型。該車采用氫燃料電池車專用的核心燃料電池堆、駕駛裝置、變頻等，提高了效率和便利性?，F(xiàn)代汽車方面表示，奔馳、GM、豐田等世界汽車巨頭預(yù)計(jì)到2015年才會(huì)生產(chǎn)氫燃料電池車，現(xiàn)代汽車比這些制造商提前兩年投入生產(chǎn)。

美國能源部分支機(jī)構(gòu)國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(以下簡(jiǎn)稱NREL)2013年初向日本豐田公司借調(diào)了四輛燃料電池混合動(dòng)力漢蘭達(dá)汽車，進(jìn)行為期兩年的測(cè)試。NREL通過對(duì)這款氫動(dòng)力跨界車的測(cè)試，加強(qiáng)在氫動(dòng)力車方面的研究，檢驗(yàn)該混合動(dòng)力是否可代替汽油和柴油動(dòng)力。負(fù)責(zé)測(cè)試的人員從可再生氫氣的生產(chǎn)過程和該混合動(dòng)力裝置對(duì)駕駛模式和汽車性能的影響兩方面對(duì)混合燃料電池進(jìn)行了測(cè)試，而且當(dāng)為期兩年的測(cè)試結(jié)束時(shí)，應(yīng)用該技術(shù)的汽車也將有四年或五年的使用期，屆時(shí)關(guān)系到此項(xiàng)技術(shù)成敗的關(guān)鍵因素——耐用性和可靠性也能夠被檢驗(yàn)。除了測(cè)試漢蘭達(dá)車型以外，NREL還會(huì)對(duì)公眾展示多種多樣的混合燃料技術(shù)，以加深公眾對(duì)燃料電池的了解，推動(dòng)燃料電池的經(jīng)銷。NREL對(duì)氫動(dòng)力漢蘭達(dá)并不陌生，早在2009年NREL就曾幫助豐田汽車對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行微調(diào)。

豐田汽車公司也計(jì)劃在2015年將新燃料電池汽車投放市場(chǎng)，豐田表示，如果在混合動(dòng)力系統(tǒng)中引入燃料電池技術(shù)，其燃油經(jīng)濟(jì)性則會(huì)超越標(biāo)準(zhǔn)的燃料電池汽車，關(guān)鍵問題是要增加基礎(chǔ)設(shè)施和加氫站的數(shù)量，否則燃料電池汽車就像是靜止的裝飾品。公司宣稱，作為技術(shù)核心的燃料電池組，目前實(shí)現(xiàn)了全球最高的3 kW/L輸出密度。另外，去掉了燃料電池組曾經(jīng)必不可少的加濕模塊，還實(shí)現(xiàn)了氫燃料罐的自產(chǎn)，豐田正為FCV上市扎實(shí)地推進(jìn)準(zhǔn)備工作。

本田宣布將在2015年推出一款全新的燃料電池車型。本田保證新的燃料電池車型將采用全新的技術(shù)，以大幅度減少生產(chǎn)成本。本田的新款燃料電池車將取代目前僅作為租借用途的FCX Clarity燃料電池車。同時(shí)，公司表示，這款新產(chǎn)品將會(huì)是一款全球型產(chǎn)品，降低成本是這款新能源車的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)。本田計(jì)劃將在推出后的較短時(shí)間內(nèi)在多個(gè)國家和地區(qū)銷售。本田汽車公司專家認(rèn)為，針對(duì)城市短途駕駛，電動(dòng)汽車是有利可圖的產(chǎn)品，但是燃料電池汽車的燃料補(bǔ)充時(shí)間和駕駛感受與傳統(tǒng)能源汽車更為相似，因此是最好的長(zhǎng)期解決方案，其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)尤為重要。本田在加州有20輛燃料電池汽車作為租賃服務(wù)用車，以此為試點(diǎn)方案了解消費(fèi)者對(duì)燃料電池汽車的好感程度。

奔馳公司表示其B級(jí)F-CELL氫燃料電池車有望在2014年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但在此期間還需要相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。此外，如何降低成本也是奔馳目前研發(fā)的重點(diǎn)，量產(chǎn)時(shí)候成本有望降低到和現(xiàn)有混合動(dòng)力車相當(dāng)?shù)乃剑?017年或?qū)⒄嬲谑袌?chǎng)上進(jìn)行推廣。奔馳將加速推進(jìn)氫燃料車的商業(yè)化，并已小批量生產(chǎn)約200臺(tái)B級(jí)F-CELL，交付給北美、歐洲等地區(qū)客戶進(jìn)行測(cè)試。奔馳還正式推出了采用氫能源動(dòng)力的F125概念車，其續(xù)航能力有望突破1 000公里。對(duì)于燃料電池以及純電動(dòng)汽車，人們最擔(dān)心的就是安全問題。這里的安全包括：行駛中遭遇顛簸路面、發(fā)生碰撞等交通事故時(shí)，氫或者鋰電池是否會(huì)發(fā)生爆炸？在日常加氫過程中是否會(huì)出現(xiàn)泄漏從而引起失火或者爆炸等危及生命安全的事故？奔馳專家表示，目前氫燃料電池車的安全問題已無憂，奔馳的工程師已經(jīng)對(duì)F-CELL驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所有部件的安全性進(jìn)行了測(cè)試，即使是發(fā)生了嚴(yán)重的交通事故，氫氣也不會(huì)造成危險(xiǎn)。即使是車輛起火，儲(chǔ)氫罐中的氫氣也可以通過溫控閥門以安全方式排出。相比之下傳統(tǒng)汽油機(jī)爆炸所造成的后果遠(yuǎn)比燃料電池車嚴(yán)重。燃料電池車被奔馳視為最佳新能源解決方案之一。奔馳公司認(rèn)為，目前可以說是發(fā)展氫燃料電池車最好的時(shí)候，奔馳要在氫燃料電池車研發(fā)方面抓住機(jī)遇，加大投資，加速發(fā)展。專家認(rèn)為，電動(dòng)車是奔馳新能源戰(zhàn)略的第一個(gè)步驟，至少在未來3~5年內(nèi)還需要它，長(zhǎng)遠(yuǎn)來說則看好氫燃料電池車。奔馳公司表示，目前研發(fā)的這款汽車更具效率，希望屆時(shí)的銷量能達(dá)到千輛目標(biāo)。

英國首輛氫燃料電池車將于2015年上路，至2030年會(huì)有150萬輛氫燃料電池車上路。該項(xiàng)研究由UKH2Mobility發(fā)布，該組織由政府部門、汽車制造商、氫燃料提供商和技術(shù)支持商共同組成。

德國和韓國也都在積極發(fā)展燃料電池汽車和基礎(chǔ)設(shè)施。盡管事實(shí)上燃料電池車比傳統(tǒng)能源車要昂貴，但是巴拉德電力系統(tǒng)公司專家表示，隨著技術(shù)的進(jìn)步，價(jià)格終究會(huì)下降，這只是時(shí)間問題，發(fā)展燃料電池汽車是有意義的。加拿大不列顛哥倫比亞省的滑雪勝地惠斯勒小鎮(zhèn)已經(jīng)將柴油巴士更新?lián)Q代為燃料電池巴士，這20輛巴士已經(jīng)運(yùn)行了90 000 h 120 km。

3 啟示

目前，國內(nèi)相關(guān)汽車企業(yè)氫燃料電池的穩(wěn)定壽命已經(jīng)落后于歐美日車企；成本方面，氫燃料電池汽車成本過高是全球車企需要共同面對(duì)的問題，列入量產(chǎn)化計(jì)劃的國際巨頭正致力于成本的降低。其中，豐田汽車宣稱其氫燃料電池SUV在2015年價(jià)格可由13萬美元降低至5萬美元。事實(shí)上，零排放的氫燃料電池技術(shù)的成本在過去的兩年里已經(jīng)減少了10萬美元。當(dāng)然，各大汽車廠商在成本削減方面還有未完成的工作。尤其是燃料電池組及燃料罐制造成本的削減還在進(jìn)行中，燃料電池組方面要削減鉑催化劑的用量，燃料罐方面要降低CFRP（碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，簡(jiǎn)稱碳纖維復(fù)合材料）的價(jià)格，這些都是接下來需要解決的重大課題。其他部件方面，F(xiàn)CV與混合動(dòng)力車（HEV）、插電混合動(dòng)力車（PHEV） 及純電動(dòng)汽車（EV）的通用化是關(guān)鍵。通過使馬達(dá)、電池、逆變器、電動(dòng)車輛用空調(diào)及制動(dòng)系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)通用化，便可降低成本。

國際巨頭加速推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化是因?yàn)闅淙剂想姵仄嚤旧淼膬?yōu)勢(shì)，據(jù)了解，氫燃料電池汽車電源系統(tǒng)總能量密度約為316 Wh/kg，而目前純電動(dòng)車用鋰電池系統(tǒng)能量密度大多低于100 Wh/kg。據(jù)奔馳公司公布的信息，其氫燃料電池汽車加滿燃料的續(xù)航能力達(dá)400公里，百公里耗能相當(dāng)于3.3升汽油，而加滿氫燃料的過程僅需3分鐘。

基礎(chǔ)設(shè)施方面，德國和日本汽車制造業(yè)巨頭2012年在華盛頓舉行的有關(guān)氫燃料電池車的聯(lián)合峰會(huì)上，就討論了氫燃料電池汽車取代傳統(tǒng)能源汽車的長(zhǎng)遠(yuǎn)方案，與會(huì)者認(rèn)為氫燃料電池車要發(fā)展的關(guān)鍵問題是加氫站數(shù)量的增加，并確保其每日服務(wù)量。目前，一些加氫站的最大儲(chǔ)量?jī)H能為6輛汽車提供加氫服務(wù)，但是也有一些加氫站能夠擴(kuò)大儲(chǔ)量，滿足100輛汽車的氫氣補(bǔ)給。到2012年底，美國洛杉磯地區(qū)的加氫站從5座增至8座，而相比之下，全美的加油站數(shù)量約有180 000座。

政策方面，歐美日政府一直在加大扶持，比如英國政府就計(jì)劃在2030年之前使英國氫燃料電池車保有量達(dá)到150萬輛，并在2050年之前使其市場(chǎng)占有率達(dá)到30%~50%。

相比之下，我們是不是要對(duì)氫燃料電池車在技術(shù)開發(fā)、加氫站建設(shè)、強(qiáng)強(qiáng)合作以及政策引導(dǎo)等方面有一個(gè)新的認(rèn)識(shí)呢？讓我們拭目以待。