文|汽車預言家
3月31日-4月2日，2023年中國電動汽車百人會論壇在北京釣魚臺國賓館舉行。此次論壇邀請了產(chǎn)學研各個方面的專家，共論當前新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
值得注意的是，在此次的論壇上，針對氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景和方向路徑等問題成為了關注的焦點，多部委領導、行業(yè)專家及企業(yè)代表紛紛建言獻策，重磅發(fā)聲。
在門捷列夫的元素周期表上，氫（H）位于63種化學元素之首，這不僅僅是理論上說氫只有一個質子，同時也代表氫是宇宙中分布最廣泛的物質，整個宇宙質量的75%都由氫所構成，并隱匿于從天空的大氣到地下的水流甚至地殼中的巖石層以及石油天然氣和煤炭等化石燃料中。
正是因為分布于不同的載體，氫能源就有山門派系之別。理論上看，雖然氫是重量最輕的化學元素，但卻是除核燃料外所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中能量密度最高的一種能源，導熱系數(shù)是絕大多數(shù)氣體的10倍以上，說得通俗點就是，氫氣不僅容易點著，而且火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤鳛槟茉从迷谄嚨冉煌üぞ呱峡墒拱l(fā)動機快速點火啟動，作為能量用于火箭等航天器的發(fā)射可使飛行工具更敏捷起飛，作為動能作用于機械等生產(chǎn)工具可以讓作業(yè)效率更高。
更為重要的是，氫能氧化過程只有清潔的水排出，因此在很多人的理想中，氫燃料是推動交通工具的完美能源。
因此，氫燃料汽車不是一個新鮮話題。早在上世紀90年代初，作為日系車企代表的豐田就已開始投資氫燃料電池相關技術領域，并從2000年開始相繼推出了豐田FCH、Toyota FCHV-adv等產(chǎn)品，只不過這些產(chǎn)品都屬于試制車范疇。
在汽車產(chǎn)業(yè)中，相當多的企業(yè)和專家都是氫能源燃料汽車的簇擁。不僅真金白銀的投入資金進行研發(fā)，還在不同區(qū)域型市場進行了實際的運營。
就像萬鋼主席在演講中表示的那樣，作為踐行“綠色冬奧”的重要技術路徑，2022冬奧會首次大批量投入氫燃料電池汽車。賽事期間，共計投放1200臺氫燃料電池汽車，累計減碳2200噸，實現(xiàn)北京冬（殘）奧會零碳排放，為氫燃料電池汽車商業(yè)化推廣做出良好示范。
但同時，萬鋼主席也表示，高速增長的新能源汽車市場化需求相比，加氫網(wǎng)絡等一系列基礎設施建設仍然相對滯后。
截至目前，全球布局氫燃料乘用車的企業(yè)以日韓為主。
在氫燃料電池領域，豐田、現(xiàn)代、本田走在了前列，均已推出氫燃料電池乘用車。
不過，寶馬在此次百人會論壇上也宣布：今年，寶馬集團也將推出氫燃料電池乘用車。“氫電池的電動車是補充車體零排放產(chǎn)品的理想技術，寶馬今年將在幾個小規(guī)模市場小批量地投放寶馬氫燃料電池iX5，以進行測試和展示。”寶馬（中國）汽車貿(mào)易有限公司總裁邵賓4月1日在中國電動汽車百人會論壇（2023年）上表示，該車最大輸出功率可達295kW（401馬力），6秒內完成百公里加速；在WLTP工況下，寶馬iX5 Hydrogen氫燃料電池車最大續(xù)航里程為504km，充滿儲氫罐只需要3~4分鐘。
中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022年全年燃料電池汽車產(chǎn)銷分別達到3628輛與3367輛，創(chuàng)下有史以來的最好成績。但相較于純電動車的銷量規(guī)模，氫燃料電池車的市場應用目前仍很有限。
事實上，無論是豐田等企業(yè)在冬奧會賽場的小范圍試驗，還是活躍在各大展會上的氫燃料電池系統(tǒng)。對于廣大的消費者來說，實際體驗氫燃料汽車的機會非常小眾，停留在腦海中環(huán)保可持續(xù)的氫燃料電池汽車仍然太過遙遠。
氫能汽車的普及，關鍵問題可能不在技術本身。行業(yè)觀察人士指出，長期以來困擾或者說阻礙氫能源汽車普及的關鍵因素主要集中在：1）氫氣的清潔化獲取，也就是綠氫制備；2）氫氣的安全化儲運；3）氫燃料汽車的昂貴制造成本；4）關鍵零部件的國產(chǎn)化替代。
正如科學技術部副部長相里斌在論壇發(fā)言中表示，要強化氫能綠色制取、安全儲存、高效輸配等氫能技術攻關和示范應用，助力構建清潔氫能供應體系，支撐燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
目前根據(jù)制取方式和碳排放量的不同將氫能按顏色主要分為灰氫、藍氫和綠氫三種：
1）灰氫：通過化石燃料（天然氣、煤等）轉化反應制取氫氣。由于生產(chǎn)成本低、技術成熟，也是目 前最常見的制氫方式。由于會在制氫過程中釋放一定二氧化碳，不能完全實現(xiàn)無碳綠色生產(chǎn)，故而被稱為灰氫； 2）藍氫：在灰氫的基礎上應用碳捕捉、碳封存等技術將碳保留下來，而非排入大氣。藍氫作為過渡 性技術手段，可以加快綠氫社會的發(fā)展； 3）綠氫：通過光電、風電等可再生能源電解水制氫，在制氫過程中將基本不會產(chǎn)生溫室氣體，因此 被稱為“零碳氫氣”。綠氫是氫能利用最理想的形態(tài)，但目前受制于技術門檻和較高的成本，實現(xiàn)大規(guī)模應用還有待時日。
此外，在氫氣儲運環(huán)節(jié)。目前國內儲運環(huán)節(jié)樣本并不多，但行業(yè)人士認為，基于氫元素的獨特理化特性，疊加目前中國錯綜復雜的實際應用場景，氫燃料的安全穩(wěn)定儲運可能會面臨比較大的問題。
在成本層面。以豐田Mirai為例，其以進口形式在國內的起售價達74.8萬元，遠高于豐田燃油車的售價。中國工程院院士衣寶廉曾公開表示，要實現(xiàn)無補貼的燃料電池車商業(yè)化，必須大幅度降低燃料電池發(fā)動機的成本和氫氣的成本，同時降低加氫站的建設費用。
不過，有樂觀人士認為，基于近些年包括我國在內的全球多個國家和地區(qū)對于氫能源、以及氫燃料電池汽車的重視，在業(yè)內看來氫燃料電池技術或許會與鋰電技術、插電混動一同成為未來新能源汽車行業(yè)發(fā)展的主流路線之一。
中國工程院院士歐陽明高在此次百人會論壇上明確指出，目前發(fā)展氫燃料電池還需要解決多方面的問題，包括成本降低，加大功率，提高效率以及延長壽命等。從成本方面來看，燃料電池成本去年已經(jīng)降到3000元/千瓦，今年會繼續(xù)降，2025年估計到1000元/千瓦。同時，車載儲氫瓶的成本也需要大幅降低。功率方面，燃料電池部分負荷效率比額定負荷效率高，因此加大功率可以把常用工況點移到高效區(qū)。而目前燃料電池重卡氫耗還偏高，因此額定效率也需要提高。
歐陽明高此前表示，在壽命方面，目前氫燃料電池的壽命是1.8萬小時左右。2025年需要提高到2.5萬小時，到2030年做到3萬-3.5萬小時，滿足行駛里程120萬-150萬公里。“這是國內的燃料電池系統(tǒng)壽命，國際最好水平已經(jīng)可以達到這一指標。”
中國科學院院士孫世剛在百人會論壇上指出，燃料電池是一個小型“化工廠”，是非常復雜的。這里面有兩方面的問題需要考慮，一是氫氣的來源，從成本來看，目前電解水的成本最高，雜質比較少，工業(yè)上存在大量廉價的重整氫、副產(chǎn)氫，因含有毒化物種無法使用，因此要發(fā)展陽極抗毒化催化劑，只讓氫氣到達反應界面，阻擋其他物質。
氫氣方面有兩個方向，一是構筑分子選擇性通道，只讓氫氣達到反應位點進行反應就能實現(xiàn)有效抗毒化。二是研發(fā)催化活性和穩(wěn)定性更高的催化劑。“氫氧燃料電池對催化劑的要求是高催化活性、高穩(wěn)定性、長壽命，目前只有鉑族金屬可以用，但鉑族金屬資源少，價格昂貴。當前鉑基催化劑被少數(shù)幾家國際公司所壟斷，研發(fā)催化活性和穩(wěn)定性更高的催化劑并實現(xiàn)商品化應用是關鍵，希望我國的催化劑產(chǎn)業(yè)要跟上，如果不解決這個問題，大規(guī)模發(fā)展是不可能的。”孫世剛表示。