隨著能源需求的日益增長,由于對傳統化石燃料的依賴,導致二氧化碳排放量急速上升,進而致使全球氣溫上升到環境問題。
“清潔、低碳、安全、高效、低成本”的能源變革已是大勢所趨。氫能概念在一年之內火遍全球。
特別是氫燃料電池汽車,具有環保性能佳、轉化效率高、加注時間短、續航里程長等優勢,已成為汽車產業高質量發展的重要突破口。
歐洲、美國、日本等發達國家和地區都在積極布局氫能產業,制定氫燃料電池汽車和氫技術設施發展規劃,且燃料電池汽車技術已取得實質性進展。
為了趕上這趟順風車,中國能源巨頭、車企、發動機企業和眾多產業資本亦均紛紛布局氫燃料電池產業。
然而由于起步較晚,氫燃料電池產業配套設施不健全,技術不成熟,系統成本高等諸多痛點尚需時間去解決。

近日,在上海舉行的2019中國氫燃料電池汽車關鍵技術及產業發展論壇上,來自氫燃料電池領域的專家學者直擊行業痛點,就燃料電池汽車的制造生產,運氫儲氫,系統設施等領域關鍵技術紛紛進行了討論和意見的交鋒。
多位專家在會上提到,系統成本高的主要原因其實還是在于,關鍵零部件被國外壟斷、核心技術國內外差距較大。
燃料電池系統中主要包括四大關鍵零部件:電堆系統、氫氣循環系統、加濕器、空氣壓縮機。電堆系統是燃料電池系統的核心所在,主要功能是使系統運輸送來的氧氣和氫氣發生化學反應,并將反應過程中產生的化學能轉換成電能。
從成本上看,電堆占燃料電池系統的成本一半,是 FCV里單一價格最高的部件;從性能上看,電堆性能是燃料電池系統乃至整車性能的決定因素;
從技術上看,電堆是整個系統里技術含量最高部分,無論從流道設計、催化劑制備、MEA合成都有相當門檻。
然而,目前電堆技術的一些核心關鍵零部件仍被國外壟斷,比如電堆里面核心的質子膜,目前國外質子交換膜能夠做到小于10微米的厚度,化學穩定性大于5000小時,機械穩定性大于5000小時,最高操作溫度95攝氏度,一致性好。國內做的好的有一家(東岳),但在技術水平上仍存在差距。
再例如氣體擴散層,燃料電池之氣體擴散層(GDL碳電極)用關鍵材料為的碳紙及碳布,目前全球的材料供應商僅有日本Toray、加拿大Ballard及德國SGL三家。
我國車載燃料電池用的擴散層基本都是國外進口,公開信息表明,中國大陸氣體擴散層量產技術還是空白,主要原因是氣體擴散層的石墨化工序需要2000℃以上的高溫,但高溫爐技術尚未掌握。
去年前期有1500臺車,90%以上的電堆是采用的國外的技術。另外空壓機的成本受中美貿易戰影響,直接增加了25%的關稅成本,對于最終用戶來說就是汽車價格的直線上升。
不過,關鍵核心部件被壟斷的掣肘,這樣的狀態不會是一個常態。特別是2018-2019這兩年間,注冊燃料電池的企業或相關企業登記在案有1000多家,國內企業的積極性和熱情在不斷高漲,這本身對于促進燃料電池成本降低,產業化是非常好的機遇。
國內企業如國鴻,目前引進了巴拉德的技術,并做了一些改進。2019年政府工作報告提出加大加氫設施建設力度,加氫站建設計劃被提上2019國民經濟和社會發展計劃,表明了政府對燃料電池產業的重視。
外加政策補貼不退坡,但對技術要求的門檻在提高,這也是激勵企業抓住機遇,做精做尖,因為想要在大浪淘沙中真正能夠活下來,最終面對的必定是技術的挑戰。

在最后的圓桌討論環節,眾特邀嘉賓更紛紛就“如何協同發展氫燃料電池與鋰電池”,“商用車與乘用車的發展路徑有何不同,如何規劃”等議題進行了激烈的討論。
臺下有嘉賓亦踴躍發言,根據自身在傳統燃油汽車行業所積累的經驗,從專業角度論述了氫燃料電池汽車與傳統燃油汽車到底是取代還是共存的關系。
有觀點認為:燃料電池更適合替代柴油車,鋰電池更適合替代燃油車。
從國家的“能源經濟”的角度去講,氫能是能源的一部分,燃料電池只是利用氫能的一個設備,燃料電池的發展不僅限替代鋰電,在車用方面,而更多的是用來發電,有更廣闊的應用場景。
燃料電池在車用行業的應用占比多少還是要看國家政策的導向,目前鋰電汽車領域的投入也是非常大。
從污染問題來看,鋰電池汽車不能說是完全環保的一個汽車,只是把污染轉移。本質上一個重金屬污染物質,核電廠一直在釋放污染物質,只是沒有擺在城市里,污染沒有被看到并不代表沒有,只是被轉移了。對于氫燃料汽車來說,它是一個終極的清潔能源,理論上是不會產生污染。
從車用場景來看,一輛30噸的重卡一年消耗的柴油量是100多萬人民幣,重卡需要的是持續的動力,這對續航里程和加氫速度就有很高的需求。專家認為,在5-10年內氫燃料電池車和鋰電池應該是并行發展,長期來看氫燃料電池有優勢。
從國家政策來看,國家對于鋰電的政策補貼正在退坡,企業經營面臨困難。而燃料電池車當前正處于一個國家大力補貼的階段,是大力發展的好時機。

燃油車走向頹勢,是燃料電池興起的鍋?
我國是汽車消費大國,每年大約有2000萬的銷售數據,去年來看燃油車銷售下滑12%左右。氫燃料電池車今年上半年是1100輛,下半年還有2600輛左右,但還是要依賴于市場的具體情況。
國家政策對燃油車實行雙積分,包括海南省推行全省電動化,這里可以看出一個趨勢是要顛覆100多年傳統內燃機的歷史,汽車電動化似乎是一個不可逆轉的趨勢。
不過,也有臺下嘉賓拿出數據來反駁,近年來燃油車銷量下滑,跟化學能源,氫燃料,鋰電池等新能源的興起沒有什么關系,僅僅是經濟大環境不好。從細分領域來看,可以看到豪車(BBA-奔馳-寶馬-奧迪),日系豐田本田的銷售數據還是非常亮眼。
消費者最后去買的還是技術和感受。關于傳統內燃機是否會消亡,其實早在2015年,德國,英國等歐洲國家就表明將在2030年退出燃油機市場,禁售燃油車的日程也被相繼公布。
然而事實上從鋰電池汽車發展的這兩年來,并未展現出很強烈的要把傳統燃油車斬落馬下的氣勢。
因此我們有理由認為,至少在相當長的一段時間內,新能源車和傳統燃油車應該還是處于一個共存的狀態。包括傳統燃油車發展到現在,在化石能源和燃油設施的建設中的投入,新能源車要把這些投入都掀翻在地,目前來看,確實無法想象那將是怎樣的一幅光景。
當前中國年制氫量達2000萬噸,氫氣來源廣泛且成本較低,燃料電池國產化快速提升,中國氫燃料電池汽車迎來了導入期。
然而低成本高可靠的燃料電池系統對發展氫燃料電池汽車至關重要,安全的用氫,儲氫,運氫技術是影響氫能燃料汽車推廣應用的關鍵。如何降本,提高技術,關鍵材料量產國產化,成為決定燃料電池汽車未來發展的重要命題。