汽车产业“氢”装前行

郑劼

新示范政策引领下，氢燃料电池汽车市场规模扩张在即。

8月26日晚间，氢能源行业迎来重大利好消息：上海经信委发布通知称，财政部、工业和信息化部、科技部、国家发展改革委和国家能源局正式批复燃料电池汽车示范应用上海城市群为首批示范城市群。而在此之前，由北京市牵头申报的京津冀氢燃料电池汽车示范城市群也已获批。随着示范城市群名单陆续揭晓，氢能源行业发展被注入了新的催化剂，氢能源产业市场规模扩张在即。

氢燃料电池逐步“升温”

事实上，近年来，曾经被视为“冷门”领域的氢能源正在获得前所未有的关注。从2019年首次被写入政府工作报告，到首次出现在“十四五”规划中，再到全国各省市陆续提出氢能源发展目标，氢能源行业政策“从无到有”、迅速发展。

氢能源为何突然备受关注？中国工程院院士衣宝廉表示：“利用可再生能源电解水制备绿氢，既可实现储能和可再生能源的再分配，还可实现交通、冶金、建筑等难于脱碳领域的脱碳。”在衣宝廉看来，燃料电池汽车已经成为氢能应用的重要突破口，主要原因有三。

首先，燃料电池主要由电解质膜、电催化剂、扩散层和双极板等关键材料构成，发电原理是电化学，因此它的转化效率较高，可以达到60%左右，比能量也非常高，可以达到每千克0.5-1KWh;其次，燃料电池的工作系统由燃料电池电堆、燃料供给系统、氧化剂供给系统、水液管理系统、电控系统等构成，而且电堆和氢罐是分开的，如果燃料电池堆发生故障，只要把氢源切断，不会产生燃烧和爆炸，因此燃料电池应用在汽车领域是相对安全的;此外，燃料电池汽车在续驶里程、补能时间与驾驶舒适性上超越纯电汽车，可以与传统燃油车相媲美。

转化效率、安全、续驶里程与舒适性等方面的优越性使得发展、应用氢能源成为汽车行业向“双碳”目标靠拢的重要途径。但落实到市场层面，又是否真的如此呢？安徽明天氢能科技股份有限公司创始人、董事长王朝云介绍，目前氢能源主要用于化工原料与氢冶金等用途，汽车、船舶等交通工具的应用只是其中一小部分，还有很大的发展潜力。

统计数据显示，今年前7个月，国内氢燃料电池汽车共下线600多辆，同比有将近50%的增长，累计保有量只在8000辆左右。目前，国内有氢能源相关产品销售的企业总数大概在320家左右，其中整车厂商23家，电池系统厂商将近80家，这一规模与传统燃油车、纯电汽车不可同日而语。

在王朝云看来，氢燃料电池产业从萌芽到未来发展壮大可大致分为三个阶段。第一个阶段要往前15年甚至更长时间，在这一时间段内，中国汽车产业经过长期验证证明，氢燃料电池路线可行，中国自主技术路线可行;第二阶段是放眼当下，国家坚定支持氢能源产业及氢燃料电池汽车产业发展，在以“示范城市群”为代表的政策指引下，地方政府也陆续出台了相关产业政策，氢能源产业进入生态圈建设阶段;从现在往后到2030年左右可以称之为第三阶段，在这一阶段，氢能源产业不再单纯依靠政策扶持而生存，而是逐步市场化，最终从“减碳加氢”转向“脱碳向氢”。

10年冲击200万辆

对于氢燃料电池汽车的发展前景，王朝云十分乐观。《节能与新能源汽车技术路线图》曾提出，到2030年我国将实现氢燃料电池汽车的大规模推广应用，中国公路上有超过100万辆的氢燃料电池汽车穿梭。王朝云的预测要比这高得多，他认为，2030年我国氢燃料电池汽车有可能会冲上200万辆。

但在衣宝廉看来，氢燃料电池汽车要想真正实现大规模量产，还有一系列的难题需要攻克，首当其冲的便是成本问题。

衣宝廉介绍，目前燃料电池发动机造价昂贵，导致一辆氢燃料电池汽车的售价是传统燃油车的2-3倍、锂离子电池车的1.5-2倍。作为氢燃料电池汽车普及的必要条件，加氢站的建设费用同样也很高，目前平均每家加氢站的建设成本在1，200万-1，500万元，这也导致了加氢费用的居高不下，平均每次加氢费用都在60-80元。

“只有当单次加氢费用降到30元以下以后，氢燃料电池汽车才能真正与传统燃油车展开正面竞争，因此要实现无补贴情况下的燃料电池商业化，必须大幅降低燃料电池发动机的成本和氢气成本，同时降低加氢站的建设费用。”衣宝廉称。

至于如何有效降低燃料电池成本，衣宝廉提出了几点建议：一是提高电堆的比重率;二是实现电催化剂、质子交换膜、双极板、电堆等关键材料的批量生产;三是依据工况和电堆适宜的运行条件制定控制策略，确保电池系统的可靠性与耐久性;四是燃料电池的欧姆极化、扩散极化与化学极化，大幅提高燃料电池堆的比功率。

除了技术攻關以外，批量化生产同样能够实现降本目的。衣宝廉补充道：“燃料电池一旦实现批量生产，它的成本便会大幅度下降。所以，在五部委‘示范城市群政策领导下，我们先要自主创新、解决卡脖子技术问题，再要实现关键材料与部件的批量生产，从而大幅度降低燃料电池成本，使它能够接近锂电池电动车成本，尽快推动燃料电池车在重载、长途运输等商用车领域率先实现产业化。”

无论是车型结构、应用场景还是运营模式，乘用车与商用车终归有很大的不同，在商用车领域率先量产后，如何打进市场容量更大、更加细分的乘用车市场更值得关注。衣宝廉称，氢燃料电池要想渗透到乘用车领域，还得在技术创新方面下功夫。例如，进一步简化电池系统和电堆结构，研发高温膜和抗毒的电催化剂，降低燃料电池成本，延长电堆寿命。

王朝云则结合明天氢能的市场实践情况，提出了几点发展方向供同行参考。

任务一是磨炼实业精神与产品品质。打造教授+工匠的实业精神，坚持质量第一的原则，当质量与数量、成本、性能指标冲突时，坚持质量第一。

任务二是打造产业生态圈。生态圈的建立一定要以氢来源为核心，需要考虑自身成本运输的半径和氢的应用。

任务三是深耕技术研发能力。在王朝云看来，研发能力是新技术企业的命根子，人才是灵魂，前瞻性的课题是根本宗旨，氢能源相关企业必须围绕这一宗旨持续提升产品技术能力。