今年出臺的《中國制造2025》規(guī)劃綱要，國家明確提出將新能源汽車作為重點發(fā)展領域，未來國家將繼續(xù)支持電動汽車、燃料電池汽車的發(fā)展。其中，燃料電池汽車的戰(zhàn)略目標包括三個階段，第一是在關鍵材料零部件方面逐步實現(xiàn)國產化；第二是燃料電池和電堆整車性能逐步提升；第三方面是要實現(xiàn)燃料電池汽車的運行規(guī)模進一步擴大，達到1000輛的運行規(guī)模。到2025年，制氫、加氫等配套基礎設施基本完善，燃料電池汽車實現(xiàn)區(qū)域小規(guī)模運行。
燃料電池汽車也是電動汽車，可以在五分鐘內給電池灌滿燃料，而不是等上幾個小時來充滿電，這就是燃料電池汽車相比純電動汽車的最大優(yōu)勢。在目前純電動汽車遭遇充電慢、充電樁安放難、續(xù)航里程短等諸多問題的情況下，燃料電池汽車也被很多人看成另外一種替代傳統(tǒng)汽車的可能。只不過“電池”是氫氧混合燃料電池，和普通化學電池相比，燃料電池可以補充燃料，通常是補充氫氣。
作為汽車大國，中國發(fā)展燃料電池汽車，無疑具備相當優(yōu)勢。那么，中國的燃料電池汽車的研發(fā)情況如何？有哪些因素制約其產業(yè)化、商業(yè)化之路呢？
世界性潮流勢不可擋
燃料電池汽車(fuel-cellvehicle，F(xiàn)CV)是一種用車載燃料電池裝置產生的電力作為動力的汽車。與通常的電動汽車比較，其動力方面的不同在于FCV用的電力來自車載燃料電池裝置，電動汽車所用的電力來自由電網充電的蓄電池。因此，F(xiàn)CV的關鍵是燃料電池。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化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進燃料電池，電就被奇妙地生產出來。
清華大學汽車工程系裴普成教授坦言，燃料電池汽車是電動汽車的一種，燃料電池汽車的續(xù)駛里程是其他電動汽車所不能相比的，燃料電池功率密度明顯高于其他電池。
裴普成介紹，燃料電池有其自身的優(yōu)勢：從安全性上看，氫氣比汽油還安全。舉例來說，為汽油汽車和使用氫氣燃料的汽車分別創(chuàng)造燃料泄露和著火條件，3秒時，汽油汽車下方漏油著火，而氫氣則是迅速沖高在汽車上方著火。一分半鐘，氫氣燃料汽車的火已經熄滅，而汽油車火勢正旺，最終只剩下車架。由此來看，氫氣用做汽車電池燃料更為安全。同時，國內外很多研究機構也都做過氫氣燃料電池的碰撞、泡水、跌落實驗，都沒有出現(xiàn)安全問題。氫氣的特點是非常輕，泄漏之后迅速上升，只要有良好通風，就不會發(fā)生危險。裴普成教授逗趣地說，其實過去家用煤爐中百分之五六十是氫氣。
從加氣模式上看，氫氣燃料電池也非常方便，只需要幾分鐘的時間就可以將氫氣加滿。因此在未來，燃料電池汽車可以像現(xiàn)在汽車加油一樣在加氣站添加燃料，這一點是普通電動車無法做到的。
“燃料電池用途廣泛，既可應用于軍事、空間、發(fā)電廠領域，也可應用于機動車、移動設備、居民家庭等領域。早期，燃料電池發(fā)展焦點集中在軍事空間等專業(yè)應用以及千瓦級以上分散式發(fā)電上。而如今，電動車領域成為燃料電池應用的主要方向，市場已有多種采用燃料電池發(fā)電的自動車出現(xiàn)。近20多年來，燃料電池經歷了堿性、磷酸、熔融碳酸鹽和固體氧化物等幾種類型的發(fā)展階段，其研究和應用正以極快的速度在發(fā)展。”裴普成說。
由于常規(guī)能源的日漸匱乏和排放標準的日益嚴苛，燃料電池汽車將有效降低對常規(guī)能源的依賴，并減少碳排放。目前，發(fā)展燃料電池汽車已經成為世界的一大潮流。
商業(yè)化前景廣闊
隨著環(huán)境問題和能源問題的日益突出，新能源汽車成為世界各大汽車廠商及研發(fā)機構的研究熱點，而在其中，燃料電池汽車以其高效率和近零排放的優(yōu)勢被認為具有最廣闊的發(fā)展前景。
我國對燃料電池汽車的探索從很多年前就開始了。長期從事氫源燃料電池研究的中科院大連化物所，早在上個世紀90年代初期，就開始了對氫源質子交換膜燃料電池的研究。1996年底，這一研究得到國家科技部、中科院、國家自然基金委的經費支持，并在國家“九五”計劃中立項。2000年，大連化物所研發(fā)出第一臺質子交換膜燃料電池發(fā)動機，并與中科院電工所、二汽集團合作，組裝出了一臺燃料電池中巴車，于2001年進行了試運行。
美國、歐盟、日本和韓國都投入了大量資金和人力進行燃料電池車輛的研究，通用、福特、豐田、奔馳等大公司都已經開發(fā)出燃料電池車并在公路上運行。
近年來，我國在燃料電池汽車方面的投入進一步加大，北京奧運會、上海世博會期間都有燃料電池轎車和大客車進行了示范運行。燃料電池汽車已然成為世界的寵兒。
中國工程院院士衣寶廉介紹，燃料電池汽車已經走過數個階段。第一階段，科研人員攻關解決燃料電池在汽車啟動后便很快衰減的問題。第二階段，科研人員主要解決燃料電池的可靠性、耐久性等問題。“現(xiàn)在，應該說已經進入了第三階段，主要是進一步降低成本和鉑（Pt）的用量，同時加強加氫站的建設，實現(xiàn)燃料電池車的商業(yè)化。”
當燃料電池汽車進入市場，我們首先要考慮的是，這種燃料電池汽車的成本如何？和傳統(tǒng)汽車相比有何優(yōu)勢呢？
按照美國能源部的估算，如果量產50萬輛的燃料電池汽車，每臺汽車的燃料電池的成本接近40美元，其價格將會大大降低。如果用戶購買燃料電池汽車，按照100公里1公斤氫氣來估算，費用約為20元人民幣，比傳統(tǒng)汽車加油的費用要便宜。
2014年5月，日本經濟產業(yè)省發(fā)布《氫燃料電池車普及促進策略》，將氫燃料、氫燃料電池車相關的國際技術標準引入日本國內，并將其作為國內氫燃料電池車行業(yè)標準。這說明在國家層面，日本已經在大力推進燃料電池汽車。
“今年，豐田的未來車已經宣布實現(xiàn)了商業(yè)化，現(xiàn)在訂貨已經超過了1500輛。”衣寶廉指出，從國際上來看，燃料電池車現(xiàn)在正進入一個商業(yè)化的誘導期。
電池網微信
