
目前,國際上包括豐田、現代、通用、日產、奔馳都開發了相應的燃料電池轎車。其在氫燃料加注方面,加滿5千克氫所需時間僅為3分鐘。對轎車來講,1千克氫氣就可以跑100公里,所以5千克氫基本上可以滿足消費者對燃料電池汽車續航里程的要求。除成本過高外,燃料電池汽車在最高時速、加速性能等方面的性能已經完全可以跟內燃機汽車PK了。
根據美國能源部的估計,燃料電池汽車(轎車)將從現在的年產2萬臺,發展到2020年的20萬臺,動力成本將從3萬6千美元降低至不到3萬美元。同時,燃料電池中貴金屬催化劑鉑(Pt)的用量也在逐步下降,最少的已經達到每100千瓦20克的水平。筆者認為,隨著規模化生產和對于貴金屬催化劑依賴的減少,燃料電池的整車成本將來還可以大幅降低。
在客車方面也是一樣。從國際上比較主流的幾家客車企業正在研制或已經示范應用的燃料電池客車來看,其應用耐久性已經做到了1萬余小時。從全球來看,燃料電池技術已經取得了很大的突破,目前國際上正在進行氫基礎設施的布局和建設。
對終端用戶來講,一輛燃料電池轎車,按照1公斤/百公里的氫氣消耗計算,其百公里的燃料費用大概為20元。按照2020年中國對汽車百公里油耗5升的要求,燃料電池汽車的使用成本只是燃油汽車的一半。(這里討論未來對氫燃料的稅后價格,編者按)
從使用的生命周期成本來看,燃料電池汽車跟傳統的內燃機以及混合動力汽車基本在一個水平上。對比純電動汽車,燃料電池汽車在100公里里程應用范圍內的使用成本,比純電動汽車略微貴了一點點,但在400公里里程的應用范圍,成本則遠遠低于純電動汽車。
所以,筆者認為燃料電池汽車和純電動汽車在不同里程范圍內呈現出互補的特點,就像人的左右腳一樣,在短續航里程時,純電動會有優勢。而在長續航里程時,燃料電池會有優勢。燃料電池和鋰電池技術不是相互排斥的,而是相輔相成的關系。
回到我們國家的情況。目前,中國已經基本上掌握了燃料電池汽車的零部件和平臺技術,但是在規模化、標準化、一致性方面還存在明顯不足。例如,像空壓機等一些基礎的零部件,其耐久性、功率密度、成本方面明顯落后于先進國家。
這也是現在要努力的地方。我們研究預計,如果政策得當,中國在未來5年,在整個燃料電池汽車,包括客車和轎車,在耐久性和貴金屬催化劑的用量等方面,都將取得重大突破。
我們預測,2020年前后中國燃料電池客車會進入大量的推廣階段,而對轎車來講則稍微困難一些。燃料電池轎車現在主要還處于技術攻關階段,2025年前后才能達到大規模產業化生產階段。
現在有很多整車企業,包括原來不做燃料電池的企業,都對燃料電池汽車產業頗感興趣。然而,燃料電池汽車產業的門檻很高,以燃料電池發動機為例,首先在電化學材料領域,就需要Pt催化劑、膜、炭紙三個主要材料的研發生產能力。其次還需要具備金屬雙極板和氣體擴散層、串聯組堆的研發和產業能力,最后是整個系統的集成。所以,現在我們希望有能力的主機廠來牽頭整合外圍的這些零部件廠商,進行集中攻關。
此外,在整車方面我們需要三大關鍵技術的支撐,第一是純電驅動技術,包括純電動或者混合動力的匹配。第二是整車的結構安全集成技術。第三是車載的氫能源和燃料電池的技術。從材料到單體,再到發動機,最后到整車,我們希望在行業內能形成相應的配合關系,理順行業發展。

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