從拓荒者到退出市場競爭，回顧奔馳30年燃料電池汽車歷程
來源：氫云鏈 2020-08-20
燃料電池乘用車領域里日韓品牌如日中天，歐洲的車企巨頭們僅有一款奔馳的GLC FC作為門面，頗為寒磣。實際上，奔馳這位內燃機汽車的發明者在燃料電池汽車領域同樣一馬當先，并為之傾注了30年的心血。
早在1988年，戴姆勒工程師就提出使用在航空航天上的PEMFC應用到汽車上，1991年進入實踐階段，并在短短3年時間里開發出第一臺真正意義上的PEM燃料電池汽車。時任戴姆勒-奔馳集團技術研究主任的赫默特·韋樂自豪地提出：“我們處在一個新紀元的最前頭，可以與戴姆勒和卡爾·本茨制造的第一輛以內燃發動機為動力的車輛的時代相比。”
對比本田、豐田及現代等車企，在30年的燃料電池汽車研發過程中，奔馳實現了PEM燃料電池汽車從0到1的突破，進行了多樣化的探索：快速地實現了“運堆”到“運人”，驗證了技術可行性，為行業指明了方向；不局限于一類汽車，在轎車、SUV、大巴、貨車上都進行了嘗試；從氣態氫、甲醇重整到液氫，嘗試了多種氫氣存儲的方案。這顯示了“汽車發明者”的雄厚實力與行業擔當，也顯示了在新技術路線的探索上，奔馳并沒有像日韓企業一樣快速抓住技術發展重點方向并全力以赴地推進技術發展。
由于種種原因，奔馳中止了燃料電池乘用車項目的開發，商用車項目則選擇與沃爾沃合作進行。奔馳從燃料電池領域的拓荒者、引領者，到被邊緣化甚至暫時退出市場競爭，其過程令人深思。
中國燃料電池汽車產業現階段主要以商用車為主，燃料電池乘用車仍處于探索階段。在技術進一步發展、基礎設施進一步完善后，中國將很可能迅速成為全球最大的燃料電池乘用車市場。除了日本豐田與韓國現代之外，奔馳的燃料電池汽車發展歷史同樣值得借鑒，甚至能夠為中國純電動汽車產業的發展提供參考：在缺乏參考對象之時，應如何探索一個陌生的領域，并避免被后來者邊緣化甚至淘汰？
1、1994年：NECAR1，起點
1994年4月13日，戴姆勒-奔馳公司邀請國際媒體來到位于德國烏爾姆的新研究中心，并向記者們展示了奔馳首款為日常使用設計的燃料電池的汽車——NECAR。
NECAR 1基于梅賽德斯·奔馳MB 100面包車打造，在發布之前已經行駛了數千公里。
這輛車更像是一個移動實驗室，而非適合日常使用的汽車。燃料電池系統由巴拉德的十二個燃料電池堆棧組成，輸出為50kW，總重量達到了800KG，這個數字在現在看來是難以想象的。儲氫罐、電子控制裝置、壓縮機、冷卻系統，再加上許多測量儀器，充滿了整個貨廂，幾乎沒有其他多余的空間——這與我國燃料電池汽車起步時期一模一樣。
儲氫罐以30MPa的壓力容納150升的壓縮氣體，能夠提供130公里的續航。電動機的功率為30kW，使NECAR 1的最高時速為90km/h。
這是PEM燃料電池汽車的第一次實踐，由“汽車發明者”踐行確實獨有一番意味。1991到1994年3年間實現從0到1的突破，實屬難能可貴。
2、1996年：NECAR2，進步明顯，轟動世界
1996年5月14日，戴姆勒-奔馳向公眾展示了世界上第一臺帶有燃料電池驅動的乘用車NECAR2。NECAR2使用了V級轎車作為平臺，并搭載了45 kW 的電動機和50KW的燃料電池系統。
該車對比NECAR1有了明顯的進步。
電堆方面，NECAR 2中的燃料電池系統在尺寸和體積上都減小了。兩個由150個單體組成的電堆替代了NECAR 1的12個電堆，僅重約270千克，是先前產品的三分之一，同時保持了一樣的輸出功率。
在儲氫罐方面，兩個140升的氫氣罐位于車頂，將整車的續航里程擴大到250公里，同時提供了6個乘員的空間——對比NECAR 1狹窄的空間有了巨大的進步。同時，該車的最高時速能夠達到110公里/小時。
NECAR 2的展示引起了全世界的轟動。《紐約時報》稱NECAR 2是“零排放駕駛的突破 ”。路透社稱其為“對于戴姆勒和巴拉德而言是巨大的進步，戴姆勒和巴拉德在不犧牲功率的情況下將電池減少到其原始質量的不到五分之一。”
有評論認為，“ 戴姆勒宣布的燃料電池時間表是比美國能源部計劃至少提前四年。”
NECAR 2顯示了奔馳強大的研發實力，在短短兩年間實現了從實驗室到工程產品的巨大跨越，實現了從“運堆”到“運人”的跨越，驗證了燃料電池汽車的技術可行性和可用性，引領了新能源汽車技術的發展。
3、1997年：NECAR 3，甲醇重整
1997年9月10日，NECAR 3在法蘭克福車展亮相。該車基于A class轎車平臺設計，是世界上第一款車載甲醇重整制氫燃料電池汽車。
NECAR 3的重整器具有實驗室模型的特征。它在后排乘客車廂中需要大量空間。燃料電池系統的“其余部分”已經在“地板下”工作。當踩下油門踏板時，系統能夠在兩秒鐘內提供其最大輸出的90％，這是一種具有內燃機汽車動力體驗的燃料電池汽車。
與NECAR 2中一樣，在NECAR 3中，兩個具有150個單體電池的電堆產生50千瓦的輸出。它們在大約80°C的溫度下工作，運行過程中產生的水被再利用以將甲醇重整為氫。
裝滿38升甲醇的油箱可輕松行駛300公里，在限速設計之下，功率為45kW的電動機為車輛提供了120km/h的最高時速。
NECAR 3顯示了奔馳在遭遇儲氫技術瓶頸后的思考與嘗試，并顯示了其付諸實踐的能力。
4、1997 年：商用車NEBUS O 405 N，大巴上線
1997年5月26日，戴姆勒-奔馳在斯圖加特展出了NEBUS（新電動公共汽車）。它是戴姆勒-奔馳研究院，EvoBus GmbH，無排放商用車輛能力中心（KEN）合作的產物。
經德國技術檢驗協會許可的實用巴士寬2.50米，高3.50米，長12米，重量為14噸，可容納34位坐著和24位站立的乘客。
NEBUS一次加氫的續航里程為250公里，足以應付常規服務公交車使用場景。其最高時速約為80 km / h。
NEBUS后部裝有10個帶有150個燃料電池的堆，總輸出功率為250千瓦。車頂裝有7個30MPa的三星儲氫罐，儲氫量達21千克。
5、1999年：NECAR4，實現車載液氫
NECAR 4也基于梅賽德斯-奔馳A級，于1999年3月17日在華盛頓特區展出。
NECAR 4中的兩個燃料電池電堆分別由160個單體電池組成，總輸出功率達到70KW。它們僅有手提箱大小，布置在了A級車的地板之下。
值得一提的是，NECAR 4使用了液氫的存儲方式。液氫儲罐位于車輛后部，其容量為100升。為了保持極低的溫度，它由兩個鋼制罐體組成，因此看起來就像一個超大的保溫瓶。由于燃料電池需要氣態氫才能運行，因此冰冷的液態必須變成氣態：通過兩個集成到水箱中加熱元件確保在車輛啟動時立即為電堆提供氫氣，并允許它們立即工作。
在使用了液氫后，NECAR 4最高時速達到了145km/h，續航里程更是達到了450km，并可提供容納五名乘客和行李的空間。
當時的評價認為，具有更先進技術和更優化空間結構設計的 NECAR 4是戴姆勒朝燃料電池車系列化生產邁出的決定性一步從 2000 年開始，。NECAR 4在加利福尼亞州用于實際測試，15 支車隊在日常條件下對其進行了密集的野外和日常駕駛測試。
1999年，豐田、本田、現代的燃料電池實驗車剛剛下線，而奔馳已經實現了液氫上車的嘗試。奔馳在燃料電池汽車技術上的發展不可謂不快。
6、2000 年：NECAR4a，實現單堆車載燃料電池系統
NECAR 4a版本用于實際測試。NECAR 4a于2000年11月1日投放市場，已具備小批量生產的能力，為相同設計的A-class汽車量產計劃奠定了基礎。
與1999年推出的NECAR 4相比，“ California” NECAR 4使用壓縮氫氣運行，它還達到了145 km / h（90 mph）的最高時速
該車型的燃料電池更為緊湊，僅由一個輸出功率為75kw的Ballard Mark 900堆棧構成，其體積可以減少一半，重量也可以減少1/3。地板下的三個體積為140升的氫氣罐被加壓至35MPa，大約兩千克的氫氣足以滿足200公里的續航。
7、2000年：NECAR5，達到了生產的里程碑
NECAR 5實際上是是繼NECAR 4a之后的NECAR概念車系列中的第六版，于2000年11月7日在柏林會議上推出。
NECAR 5是NECAR 3的成熟后繼者，采用了甲醇重整的方式。
NECAR 3使用了非常龐大的重整器，奔馳僅用了三年的時間就將其尺寸減半，并且重量大大減輕。因此，NECAR 5首次在奔馳A-class上安裝了包括重整爐在內的整個燃料電池系統，并且不侵占乘客及其行李空間。其最高時速超過145公里/小時，并且由于使用了45升的燃料箱，其續航能夠達到400KM。
與NECAR 4a一樣，NECAR 5使用了75KW單電堆燃料電池系統，并與加濕器、電子設備等安裝在尺寸緊湊（80 x 40 x 25厘米）的抗振動和沖擊容器中。由于采用了新開發的乙二醇冷卻劑，該驅動系統具有防霜性能，即使在冰冷的冬季也可以啟動。與柴油發動機類似，該系統在達到工作溫度之前需要預熱一段時間。
此時，奔馳的燃料電池乘用車在技術發展方向和幾個關鍵的技術參數上與20年后仍沒有明顯區別，甚至在儲氫方面仍有所超前，并解決了一系列關鍵性問題，足以顯示奔馳在燃料電池汽車技術上的先進性。
8、2001年：Sprinter，貨車上線
2001年7月26日，奔馳推出了世界上第一臺燃料電池驅動系統的貨車Sprinter。
Sprinter配備了75 kW / 102 hp電動機，電力由單電堆的燃料電池系統提供。最高時速約為120 km / h。
測試的計劃時間是兩年，但在運行的前十二個月中，已經確認了人們對燃料電池貨車的期望：這輛貨車行駛了16000多公里，沒有發生嚴重的故障。
值得一提的是，2018年，奔馳還對這款燃料電池貨車進行了“翻新”。
9、2002年：A class F-cell，證明自我，實現小批量投產
2002年10月，戴姆勒·克萊斯勒（DaimlerChrysler）展示了A class F-cell，并宣布將生產60輛小型汽車。從2003年開始，在政府補貼的國際合作企業框架內，在歐洲，美國，日本和新加坡的小規模客戶的日常運營中進行了測試。
2004年11月下旬，在西班牙巴塞羅那附近的Idiada的試車場上，A class F-cell持續行駛了24小時，這是燃料電池汽車首次實現在耐力測試的自我證明。該車以大約120 km / h的平均速度行駛了將近8500公里的路程。
10、2002年 ：Citaro，燃料電池客車更新
Citaro燃料電池客車是NEBUS的繼任者。它的航程約為200公里，根據設備的不同，最多可容納70名乘客。該車搭載了輸出功率超過200 kW的燃料電池模塊，30MPa的儲氫罐同樣安裝在車頂上。該公共汽車的最高時速達到了80 km / h（50 mph）。
11、2005年：奔馳F600系列，開啟概念車之旅
2005年10月的東京車展上，梅賽德斯-奔馳推出了F 600 HYGENIUS汽車。
工程師們將燃料電池的尺寸減少了約40％——這是通過新開發的燃料電池堆，電動渦輪增壓器和新的加濕和除濕系統實現的——并實現了86 kW峰值輸出，最大扭矩為350牛米。在250牛頓米的扭矩下，燃料電池驅動器的連續輸出為60 kW，能源消耗相當于每100公里2.9升柴油。
必要時，F 600 HYGENIUS還可以用作移動發電機：其66 kW的電力輸出足以為多棟獨立房屋供電。
奔馳在燃料電池汽車方面保持了想象力，卻在實踐上被豐田、本田等逐漸趕超。此時的奔馳在燃料電池汽車技術上，已經沒有了此前絕對領先的態勢。
12、2009 BlueZero F-Cell
梅賽德斯BlueZero F-Cell概念車在2009年1月的底特律國際車展上首次亮相，
梅賽德斯-奔馳BlueZero F-Cell具有B class的外觀。該車輛將配備90KW的燃料電池，并實現240英里的續航里程，這是同一輛純電動版本的續航里程的兩倍。動力方面，BlueZero F-Cell的零百加速時間不到11秒。
13、2010年：B class，接近量產
奔馳的燃料電池汽車最終在 2010 年進入小規模量產階段。從那時起，梅賽德斯－奔馳 B 級燃料電池車（輸出功率 100kW/136hp，最高時速 170km/h，續航里程 385km）每天都在被歐美市場的客戶使用。
截止當時，戴姆勒的燃料電池實驗車輛已超過 300 輛，車隊行駛總里程已超過1200萬 km。僅在美國，就有大約 70 輛車的燃料電池車行駛了超320萬km。
從2000年到2010年，早就達到小批量投產階段的奔馳仍未完成從小批量到量產階段的跨越。實際上，首款量產的燃料電池乘用車現代IX35在2013年上市，這個角色本可由奔馳本扮演，但由于技術、成本、市場認可度等種種原因，奔馳的燃料電池汽車量產計劃終究未能實現。
此時，奔馳在燃料電池汽車發展方面已經失去了領先的地位。
14、2011年：F125，125周年紀念
奔馳F125氫燃料電池概念車亮相在2011法蘭克福車展。它被命名為125，以慶祝梅賽德斯·奔馳 125周年。
新車驅動系統的核心是配備了更強大的燃料電池系統，并集成了插電式混合動力技術。高性能先進技術的使用令車輛的額定功率達到 200kW（272hp），最高時速 220km/h，續航里程達到 1100km，其中約 200km可以使用強大而緊湊的高壓電池驅動，其余 900km 則使用燃料電池驅動。
F125的零百加速時間為4.9秒，最高時速達到220km/h。
15、2014年 ：Vision G-Code，油漆也能發電？
梅賽德斯·奔馳Vision G-Code是一款SUV，車輛的油漆是其最創新的設計：當車輛不運行或在相同位置空轉時，多電壓涂料將通過多種不同方式發電（包括風能和太陽能），以幫助提供運行SUV不同組件所需的動力。
16、2015年：F105 fuel cell，魔幻外觀
該車輛的續航里程約為684英里，其中包括電池供電的124英里，然后由氫燃料電池提供剩余的560英里續航。燃料電池本身驅動兩個后置電動機，峰值輸出約為272 hp，零百加速約為6.7秒。
多款燃料電池概念車體現了奔馳先進的汽車理念和深厚的技術積淀，但這更像是在“炫技”，在燃料電池汽車的實踐中，奔馳已經落后于日韓企業。
17、2018年 奔馳GLCF-Cell
奔馳GLC F-CELL采用氫燃料電池技術，4.4kg的氫燃料分別儲存在兩個碳纖維罐中，其中一個位于驅動軸處，另一個位于后排車座下方。該車氫燃料電池的儲氫罐充滿將耗時約三分鐘，最大續航里程將達到437km。此外，新車還搭載了13.8千瓦時的電池組，純電動續航里程為49km。
在豐田mirai與現代NEXO的夾擊之下，該款車型是歐洲車企在燃料電池乘用車領域最后的“門面”。盡管有各種技術積累，但在實踐中，歐洲老牌車企們無疑在純電動與燃料電池上都落后于東亞的車企們。
2020年，奔馳宣布GLC FC項目暫停，寶馬的燃料電池汽車需要數年才能面世，甚至需要借助豐田的技術。至此，燃料電池乘用車市場僅剩東亞企業。歐洲在純電動汽車領域已經經歷了一次苦苦追趕的經歷，燃料電池汽車領域是否將重走純電動汽車在市場壓力下苦苦追趕的道路？
