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李建秋：基于純電動平臺發展燃料電池技術

時間:2016-03-31 11:03來源:新能源汽車報作者:西顧

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在燃料電池整車方面需要三大關鍵技術。第一，純電驅動技術，包括純電動或者混合動力；第二，整車的結構安全集成技術；第三，車載氫能源和燃料電池技術。

燃料電池汽車的前景怎么樣？

根據美國能源部估算，如果燃料電池技術取得突破，那么到2020年燃料電池整車的成本大概不到30000美元。從這個數字來看，燃料電池的整車成本將來是可以降下來的。值得注意的是，這個結論是燃料電池汽車的行駛里程達到五六百公里時，與內燃機車比較得出來的。

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，這些車的最高車速、加速性能跟傳統內燃機驅動的車輛沒有什么區別，而且近幾年一輛燃料電池轎車的Pt（鉑）用量在逐步下降，已經開發出Pt用量降低至20克的車型。

一輛燃料電池汽車的技術性能基本上從六個方面評價。其中，一個關鍵的性能是加氫時間，5公斤氫氣實現3分鐘加滿。對于轎車來講，1公斤氫氣可以行駛100公里，加滿一次氫氣續航里程達到500公里，這與內燃機車相當。至于其它關鍵性能，燃料電池汽車完全可以與內燃機車PK了。

客車也一樣。國際上比較主流的幾家客車企業正在這個領域發力，在他們研制的或者示范的燃料電池客車當中，有的車型耐久性已經超過10000小時。從全球來看，燃料電池技術已經取得了階段性的突破。

目前，國際上正在進行氫基礎設施的布局和建設。氫從哪里來？有煤制氫、天然氣氫、電解水制氫等方法，制備一個標準立方米氫氣的成本大概1元錢或幾元錢，制備一公斤氫氣的成本基本上在20元至40元之間。

如果從終端用戶來講，一輛燃料電池轎車，按照100公里消耗一公斤氫氣來講，費用大概需要20元。按照2020年我國百公里油耗5升標準計算，這個費用比內燃機車便宜一半左右，但是比純電動汽車稍微貴一點。可以看出，燃料電池汽車的燃料費用介于純電動和內燃機車之間。

怎么看待燃料電池汽車和純電動汽車呢？兩者相互補充，就像人的左右腳一樣，在短續航里程時純電動有優勢，長續航里程時燃料電池有優勢。我認為，燃料電池和鋰電池的技術是相輔相成，不是相互排斥的。

從國際轉向國內，在前三個五年科技計劃的支持下，我國基本掌握了燃料電池汽車相關零部件和平臺技術，但是在規模化、標準化、一致性方面做得還不夠。一些基礎零部件，比如空壓機等差距比較大，在耐久性、功率密度、低成本方面還明顯落后，這也是現在要努力的方向。

通過對國家現狀、國際現狀以及燃料電池發展前景的分析，我預計，如果國家政策得當，未來五年，燃料電池汽車包括客車和轎車會有明顯突破。客車將進入技術示范階段，2020年前后會進入大量推廣階段。轎車稍微晚一點，現在主要還是技術攻關階段，2020年可能進入大規模產業化建設階段，2025年前后是大規模產業化生產階段。

現在有很多整車企業，包括原來不開發燃料電池的企業，都對這個產業感興趣。那么開發燃料電池發動機和開發燃料電池汽車需要做哪些準備？

以燃料電池發動機為例，首先在電化學材料領域，比如Pt催化劑、膜、炭紙三個主要材料，這三項相當于傳統內燃機的連桿和活塞，關鍵的零部件得有。

其次，金屬雙極板和氣體擴散層，這兩項相當于傳統內燃機燃燒室的設計，然后把它串聯組成堆。也可以說成內燃機里的零部件組成整個系統。

在整車方面需要三大關鍵技術。第一，純電驅動技術，包括純電動或者混合動力；第二，整車的結構安全集成技術；第三，車載氫能源和燃料電池技術。希望行業內能夠理順這個關系，從材料到單體、到發動機、到整車，要形成相應的配合關系。

當前什么類型的車具備推廣意義？也就是可以實現小規模推廣的車型。

是搭載大功率燃料電池發動機的轎車呢，還是像英國的30千瓦燃料電池出租車呢？這個問題還是要回到系統本身的構成。目前國際上純燃料電池驅動已經基本不存在了，主要類型包括以燃料電池為主的功率混合型、能量混合型以及增程型。總體而言，是以動力電池作為動力、燃料電池作為延長里程的驅動方式。

由于我國全面重點發展純電動汽車，所以應該以純電動為出發點，在純電動平臺上面通過增程器的方式發展燃料電池技術。第一，它的成本可以降低；第二，它的耐久性也可以提高。基于此，現階段我國應該發展增程式和能量混合型，下一步再發展功率混合型。但是，國家現在的補貼政策沒有區別對待這幾類燃料電池汽車，統一規定客車補貼50萬/輛、轎車補貼20萬/輛。

以北汽EV200為例，純電動汽車行駛200公里消耗電量30kwh，如果再提高10kwh的電量，相應地配置10kw～20kw的增程器，適當地選用插電式，可以降低運營成本，再加上國家補貼，這樣一來，2020年之前燃料電池轎車可以實現批量生產。

什么樣的燃料電池客車最實用？目前有12米、10米、8米客車，補貼政策基本一致，即中央補貼50萬元、地方補貼50萬元。通過分析后得出結論，8米的燃料電池如果采用插電和增程方式，成本將小于200萬元。補貼之后，如果達到批量生產，售價可以降到50萬元。

同時，燃料電池客車的運行成本低于柴油車，而且是零排放。所以在當前的技術條件和政策條件下，是可以推廣燃料電池汽車的。

(責任編輯：admin)

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