中國氫燃料電池汽車落后國外5—10年
日期：2024-10-16 09:35:48 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：566核心提示：
“國外的氫燃料電池汽車現(xiàn)階段的發(fā)展水平是中國2025年要實(shí)現(xiàn)的發(fā)展目標(biāo)。中國要在氫燃料電池汽車的研發(fā)方面加把勁了。”
《中國制造2025》提出“節(jié)能與新能源汽車”作為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，明確了“繼續(xù)支持電動汽車、燃料電池汽車發(fā)展，掌握汽車低碳化、信息化、智能化核心技術(shù)，推動自主品牌節(jié)能與新能源汽車與國際先進(jìn)水平接軌”的發(fā)展戰(zhàn)略，為我國節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。其中對燃料電池汽車做出了以下的規(guī)劃內(nèi)容。
1、關(guān)鍵材料、零部件逐步國產(chǎn)化。到2020年，實(shí)現(xiàn)燃料電池關(guān)鍵材料批量化生產(chǎn)的質(zhì)量控制和保證能力;到2025年，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)關(guān)鍵材料、零部件實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化和批量供應(yīng)。
2、燃料電池堆和整車性能逐步提升。到2020年，燃料電池堆壽命達(dá)到5000小時(shí)，功率密度超過2.5千瓦/升，整車耐久性到達(dá)15萬公里，續(xù)駛里程500公里，加氫時(shí)間3分鐘，冷啟動溫度低于-30℃;到2025年，燃料電池堆系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性大幅提高，和傳統(tǒng)汽車、電動汽車相比具有一定的市場競爭力，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)和市場化推廣。
3、燃料電池汽車運(yùn)行規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。到2020年，生產(chǎn)1000輛燃料電池汽車并進(jìn)行示范運(yùn)行;到2025年，制氫、加氫等配套基礎(chǔ)設(shè)施基本完善，燃料電池汽車實(shí)現(xiàn)區(qū)域小規(guī)模運(yùn)行。
電動汽車毫無疑問是今年新能源汽車的增長的中堅(jiān)力量，同樣是國家政策的寵兒，燃料電池車卻顯得默默無聞。
氫燃料電池的發(fā)展被國際公認(rèn)為終極的新能源汽車，完全零污染、零排放。電動汽車如此火熱必然會對燃料電池車的發(fā)展產(chǎn)生一定的影響。所以，業(yè)界對于《中國制造2025》關(guān)于燃料電池汽車的規(guī)劃是否能完成持有懷疑態(tài)度。通過對比國外的氫燃料電池汽車的發(fā)展情況，可以知道我們與之存在的差異。
同濟(jì)大學(xué)新能源汽車工程中心張存滿教授表示，中國比較重視氫燃料電池汽車的發(fā)展，前幾年我們的研究進(jìn)展比較明顯，最近幾年有些停滯。張存滿教授認(rèn)為，中國氫燃料汽車技術(shù)落后國外發(fā)達(dá)國家5—10年，“差距保持在5年左右我們還有機(jī)會追趕，若超過10年，我們追趕起來就會非常吃力了”。
氫燃料電池汽車發(fā)展階段分析
1、國外
張存滿教授介紹說，氫燃料電池汽車的發(fā)展經(jīng)歷幾個時(shí)間段。
通用在1966年開始研發(fā)氫燃料電池汽車，本田開始于1992年，豐田起步于1996年，掀開開始于1998年。
2002—2008年，尚屬于實(shí)驗(yàn)研究階段，沒有正式的運(yùn)營使用;2008—2015年，屬于產(chǎn)品與社會結(jié)合的階段，開始投入使用。在2008年，本田生產(chǎn)FCX Clarity首款氫能源汽車用于租賃業(yè)務(wù)，到2014年豐田Mirai燃料電池車。韓國在2013年批量生產(chǎn)現(xiàn)代Tucson FCEV燃料電池車。
2015—2020年，氫能源汽車進(jìn)入普及階段。張存滿教授表示，2015年是氫燃料電池汽車的元年。根據(jù)計(jì)劃，2016年本田正式銷售新一代的Clarity氫燃料電池汽車，戴姆勒2017年也將正式銷售旗下的氫能源汽車。據(jù)介紹，戴姆勒本來預(yù)計(jì)在2014—2015年就推出氫燃料電池汽車，但是為了進(jìn)一步降低成本，去年開始與日產(chǎn)、福特合作開發(fā)氫燃料系統(tǒng)。
2020—2025年，普及擴(kuò)大階段，氫能源汽車快速發(fā)展，到2025便開始商業(yè)化。
2、國內(nèi)
中國在2001年開始進(jìn)行氫燃料電池汽車的研發(fā)工作，起步相對國外較晚。
2001—2008年，屬于技術(shù)研發(fā)階段，還沒有具備生產(chǎn)氫能源汽車的能力。直到2008年北京奧運(yùn)會推出的氫燃料電池示范車，才引起關(guān)注。
2008—2020年，技術(shù)與社會結(jié)合階段，在2010年，氫燃料電池汽車再次以示范車的身份出現(xiàn)在上海世博會上。2014年，上汽啟動的“創(chuàng)新征程——2014年新能源汽車萬里行”活動中，榮威750燃料電池車以其動力強(qiáng)勁且操控性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，成為國內(nèi)氫燃料電池汽車技術(shù)的代表。
2020—2025年，從2020年開始，預(yù)計(jì)國內(nèi)氫燃料電池汽車開始普及，到2025年是普及擴(kuò)大化階段。很多企業(yè)也開始著手布局氫能源汽車項(xiàng)目，為新能源終極目標(biāo)做準(zhǔn)備。
2030年——商業(yè)化階段開始。
張存滿教授表示，我國從2001年中國才開始注重氫燃料電池的研發(fā)工作，從起步階段進(jìn)入到商業(yè)化階段，整體來看，我國氫能源汽車技術(shù)要落后國外5—10年的時(shí)間。目前，我國以蓄電池電動汽車為主要的發(fā)展方向，大量的物力、人力、財(cái)力投入，至于氫能源的發(fā)展?fàn)顩r并不樂觀。并且國家政策沒有主導(dǎo)作用，所以氫能源汽車的發(fā)展會有一定的滯后。
中國車企的發(fā)展方向政府的影響很大，自主研發(fā)的自由靈活、引領(lǐng)作用不明顯。張存滿教授指出，與國外相比，無論日本、韓國等亞洲國家，還是美國、德國等歐美國家的汽車企業(yè)的自主研發(fā)占主導(dǎo)作用，具有前瞻性，市場自由靈活度高?！拔磥韲鴥?nèi)外氫燃料汽車發(fā)展的差距縮小可能性不大，令人擔(dān)心的還是差距的拉大，主要還是看國內(nèi)自主品牌是否持續(xù)投入發(fā)力?！?/p>
國內(nèi)外氫燃料電池汽車現(xiàn)狀對比
汽車工業(yè)的差距，技術(shù)的積累是其中的一個重要因素。從傳統(tǒng)汽車的發(fā)展史來看，中國的技術(shù)積累時(shí)間相對短，落后于那些擁有百年歷史的汽車強(qiáng)國。
通過以下幾個方面的比較分析，可以看出當(dāng)前我國氫燃料電池汽車技術(shù)與國外存在的差距。
1、成本。國外已經(jīng)把氫燃料電池汽車的成本控制在30—40萬元人民幣，與起步階段相比，成本已經(jīng)減少一半左右。未來還會有新的突破。
2、續(xù)航里程。已經(jīng)能夠達(dá)到500—700公里，與電動汽車相比，不再有“續(xù)航焦慮”。
3、加注時(shí)間。氫燃料加注時(shí)間能夠控制在3—5分鐘。續(xù)航里程和加注時(shí)間已經(jīng)完全能夠與傳統(tǒng)燃油車相媲美，但是環(huán)保效益更明顯。
4、抗低溫和高溫性能出色?？梢栽?35℃~45℃的溫度區(qū)間運(yùn)行，抗低溫和高溫性能出色。這點(diǎn)與電動汽車相比優(yōu)勢更突出，溫度過高或過低都影響電動汽車的運(yùn)行。
5、壽命能夠達(dá)到10年，或20萬公里。
由上可知，國外氫燃料電池汽車的續(xù)航里程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了500—700公里，水平已經(jīng)超過《中國制造2025》中實(shí)現(xiàn)500公里的目標(biāo)要求?！皣獾臍淙剂想姵仄嚞F(xiàn)階段的發(fā)展水平是中國2025年要實(shí)現(xiàn)的發(fā)展目標(biāo)。中國要在氫燃料電池汽車的研發(fā)方面加把勁了。”
當(dāng)前中國氫燃料電池汽車存在的瓶頸，以及未來的發(fā)展目標(biāo)
中國氫燃料電池汽車目前在下列幾個方面還存在著亟需解決的難題：
1、燃料電池堆技術(shù)：可靠性差，功能密度低，成本高;
2、高壓儲氫系統(tǒng)：高壓儲氫瓶以及閥減壓的制造;
3、電池組件：質(zhì)子膜、碳紙、催化劑以及雙極板產(chǎn)業(yè)鏈的不完善;
4、電池輔助系統(tǒng)部件：風(fēng)、氫氣循環(huán)泵的缺失;
5、發(fā)動機(jī)系統(tǒng)集成與控制：穩(wěn)定可靠性;
6、組建系統(tǒng)：投入不足。
燃料電池汽車是指利用氫氣和空氣中的氧在催化劑作用下，在燃料電池中電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電能作為主要動力源的汽車。
正如張存滿教授所言，目前我國在氫燃料電池汽車的發(fā)展方面與國外還存在著明顯的差距。為了縮短這種差距，《中國制造2025》確定了氫燃料電池汽車技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)和方向。
1、燃料電池催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙、膜電極組件、雙極板等關(guān)鍵材料批量生產(chǎn)能力建設(shè)和質(zhì)量控制技術(shù)研究。開展高功率密度電堆用的低Pt催化劑、復(fù)合膜、擴(kuò)散層(碳紙、碳布)、高性能及耐受性質(zhì)子交換膜材料、高可靠性及低鉑擔(dān)量的膜電極(MEA)、高性能及高可靠性的金屬雙極板的開發(fā)和質(zhì)量控制技術(shù)的研究，形成批量生產(chǎn)能力。
2、燃料電池堆系統(tǒng)可靠性提升和工程化水平的研究。提高催化劑及其載體的抗氧化能力，質(zhì)子膜的機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性;改進(jìn)燃料電池材料制備工藝和質(zhì)量控制，提高電堆設(shè)計(jì)水平;驗(yàn)證電堆運(yùn)行壽命，解決車輛運(yùn)行條件下的電堆均一性問題;結(jié)合車輛動態(tài)運(yùn)行特征，對系統(tǒng)級運(yùn)行與操作條件做匹配優(yōu)化;實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級壽命驗(yàn)證與參數(shù)表征，提高產(chǎn)品級壽命;提高系統(tǒng)零部件的可靠性，開展系統(tǒng)可靠性分析與設(shè)計(jì)改進(jìn)。
3、汽車、備用電源、深海潛器等燃料電池通用化技術(shù)研究。開展燃料電池通用化技術(shù)研究，2020年，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)出新一代的金屬雙極板電堆，2025年，完成商業(yè)化產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)。
4、燃料電池汽車整車可靠性提升和成本控制技術(shù)。開展燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)集成與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)燃料電池整車可靠性提高;推動燃料電池關(guān)鍵材料(膜、炭紙、催化劑、MEA、雙極板等)及系統(tǒng)關(guān)鍵部件(空壓機(jī)、膜增濕器、電磁閥、車載70MPa氫瓶等)國產(chǎn)化，開發(fā)超低鉑，非鉑催化劑，降低材料成本，促進(jìn)燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)品化和工程化，實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊化，并改進(jìn)生產(chǎn)制造工藝。