深度分析：中國氫燃料電池汽車發展落后國外5~10年
時間:2015-12-22 10:04來源:蓋世汽車 作者:西顧
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《中國制造2025》提出“節能與新能源汽車”作為重點發展領域，明確了“繼續支持電動汽車、燃料電池汽車發展，掌握汽車低碳化、信息化、智能化核心技術，推動自主品牌節能與新能源汽車與國際先進水平接軌”的發展戰略，為我國節能與新能源汽車產業發展指明了方向。其中對燃料電池汽車做出了以下的規劃內容。
1、關鍵材料、零部件逐步國產化。到2020年，實現燃料電池關鍵材料批量化生產的質量控制和保證能力；到2025年，實現高品質關鍵材料、零部件實現國產化和批量供應。
2、燃料電池堆和整車性能逐步提升。到2020年，燃料電池堆壽命達到5000小時，功率密度超過2.5千瓦/升，整車耐久性到達15萬公里，續駛里程500公里，加氫時間3分鐘，冷啟動溫度低于-30℃；到2025年，燃料電池堆系統可靠性和經濟性大幅提高，和傳統汽車、電動汽車相比具有一定的市場競爭力，實現批量生產和市場化推廣。
3、燃料電池汽車運行規模進一步擴大。到2020年，生產1000輛燃料電池汽車并進行示范運行；到2025年，制氫、加氫等配套基礎設施基本完善，燃料電池汽車實現區域小規模運行。
電動汽車毫無疑問是今年新能源汽車的增長的中堅力量，同樣是國家政策的寵兒，燃料電池車卻顯得默默無聞。
氫燃料電池的發展被國際公認為終極的新能源汽車，完全零污染、零排放。電動汽車如此火熱必然會對燃料電池車的發展產生一定的影響。所以，業界對于《中國制造2025》關于燃料電池汽車的規劃是否能完成持有懷疑態度。通過對比國外的氫燃料電池汽車的發展情況，可以知道我們與之存在的差異。
同濟大學新能源汽車工程中心張存滿教授表示，中國比較重視氫燃料電池汽車的發展，前幾年我們的研究進展比較明顯，最近幾年有些停滯。張存滿教授認為，中國氫燃料汽車技術落后國外發達國家5—10年，“差距保持在5年左右我們還有機會追趕，若超過10年，我們追趕起來就會非常吃力了”。
氫燃料電池汽車發展階段分析
1、國外
張存滿教授介紹說，氫燃料電池汽車的發展經歷幾個時間段。
通用在1966年開始研發氫燃料電池汽車，本田開始于1992年，豐田起步于1996年，掀開開始于1998年。
2002—2008年，尚屬于實驗研究階段，沒有正式的運營使用；2008—2015年，屬于產品與社會結合的階段，開始投入使用。在2008年，本田生產FCXClarity首款氫能源汽車用于租賃業務，到2014年豐田Mirai燃料電池車。韓國在2013年批量生產現代TucsonFCEV燃料電池車。
2015—2020年，氫能源汽車進入普及階段。張存滿教授表示，2015年是氫燃料電池汽車的元年。根據計劃，2016年本田正式銷售新一代的Clarity氫燃料電池汽車，戴姆勒2017年也將正式銷售旗下的氫能源汽車。據介紹，戴姆勒本來預計在2014—2015年就推出氫燃料電池汽車，但是為了進一步降低成本，去年開始與日產、福特合作開發氫燃料系統。
2020—2025年，普及擴大階段，氫能源汽車快速發展，到2025便開始商業化。
2、國內
中國在2001年開始進行氫燃料電池汽車的研發工作，起步相對國外較晚。
2001—2008年，屬于技術研發階段，還沒有具備生產氫能源汽車的能力。直到2008年北京奧運會推出的氫燃料電池示范車，才引起關注。
2008—2020年，技術與社會結合階段，在2010年，氫燃料電池汽車再次以示范車的身份出現在上海世博會上。2014年，上汽啟動的“創新征程——2014年新能源汽車萬里行”活動中，榮威750燃料電池車以其動力強勁且操控性能穩定的特點，成為國內氫燃料電池汽車技術的代表。
2020—2025年，從2020年開始，預計國內氫燃料電池汽車開始普及，到2025年是普及擴大化階段。很多企業也開始著手布局氫能源汽車項目，為新能源終極目標做準備。
2030年——商業化階段開始。
張存滿教授表示，我國從2001年中國才開始注重氫燃料電池的研發工作，從起步階段進入到商業化階段，整體來看，我國氫能源汽車技術要落后國外5—10年的時間。目前，我國以蓄電池電動汽車為主要的發展方向，大量的物力、人力、財力投入，至于氫能源的發展狀況并不樂觀。并且國家政策沒有主導作用，所以氫能源汽車的發展會有一定的滯后。
中國車企的發展方向政府的影響很大，自主研發的自由靈活、引領作用不明顯。張存滿教授指出，與國外相比，無論日本、韓國等亞洲國家，還是美國、德國等歐美國家的汽車企業的自主研發占主導作用，具有前瞻性，市場自由靈活度高。“未來國內外氫燃料汽車發展的差距縮小可能性不大，令人擔心的還是差距的拉大，主要還是看國內自主品牌是否持續投入發力。”
國內外氫燃料電池汽車現狀對比
汽車工業的差距，技術的積累是其中的一個重要因素。從傳統汽車的發展史來看，中國的技術積累時間相對短，落后于那些擁有百年歷史的汽車強國。
通過以下幾個方面的比較分析，可以看出當前我國氫燃料電池汽車技術與國外存在的差距。
1、成本。國外已經把氫燃料電池汽車的成本控制在30—40萬元人民幣，與起步階段相比，成本已經減少一半左右。未來還會有新的突破。
2、續航里程。已經能夠達到500—700公里，與電動汽車相比，不再有“續航焦慮”。
3、加注時間。氫燃料加注時間能夠控制在3—5分鐘。續航里程和加注時間已經完全能夠與傳統燃油車相媲美，但是環保效益更明顯。
4、抗低溫和高溫性能出色。可以在-35℃~45℃的溫度區間運行，抗低溫和高溫性能出色。這點與電動汽車相比優勢更突出，溫度過高或過低都影響電動汽車的運行。
5、壽命能夠達到10年，或20萬公里。
由上可知，國外氫燃料電池汽車的續航里程已經實現了500—700公里，水平已經超過《中國制造2025》中實現500公里的目標要求。“國外的氫燃料電池汽車現階段的發展水平是中國2025年要實現的發展目標。中國要在氫燃料電池汽車的研發方面加把勁了。”
當前中國氫燃料電池汽車存在的瓶頸，以及未來的發展目標
中國氫燃料電池汽車目前在下列幾個方面還存在著亟需解決的難題：
1、燃料電池堆技術：可靠性差，功能密度低，成本高；
2、高壓儲氫系統：高壓儲氫瓶以及閥減壓的制造；
3、電池組件：質子膜、碳紙、催化劑以及雙極板產業鏈的不完善；
4、電池輔助系統部件：風、氫氣循環泵的缺失；
5、發動機系統集成與控制：穩定可靠性；
6、組建系統：投入不足。
燃料電池汽車是指利用氫氣和空氣中的氧在催化劑作用下，在燃料電池中電化學反應產生的電能作為主要動力源的汽車。
正如張存滿教授所言，目前我國在氫燃料電池汽車的發展方面與國外還存在著明顯的差距。為了縮短這種差距，《中國制造2025》確定了氫燃料電池汽車技術的發展目標和方向。
1、燃料電池催化劑、質子交換膜、碳紙、膜電極組件、雙極板等關鍵材料批量生產能力建設和質量控制技術研究。開展高功率密度電堆用的低Pt催化劑、復合膜、擴散層（碳紙、碳布）、高性能及耐受性質子交換膜材料、高可靠性及低鉑擔量的膜電極（MEA）、高性能及高可靠性的金屬雙極板的開發和質量控制技術的研究，形成批量生產能力。
2、燃料電池堆系統可靠性提升和工程化水平的研究。提高催化劑及其載體的抗氧化能力，質子膜的機械和化學穩定性；改進燃料電池材料制備工藝和質量控制，提高電堆設計水平；驗證電堆運行壽命，解決車輛運行條件下的電堆均一性問題；結合車輛動態運行特征，對系統級運行與操作條件做匹配優化；實現系統級壽命驗證與參數表征，提高產品級壽命；提高系統零部件的可靠性，開展系統可靠性分析與設計改進。
3、汽車、備用電源、深海潛器等燃料電池通用化技術研究。開展燃料電池通用化技術研究，2020年，實現關鍵技術攻關，研發出新一代的金屬雙極板電堆，2025年，完成商業化產品全產業鏈的建設。
4、燃料電池汽車整車可靠性提升和成本控制技術。開展燃料電池發動機系統集成與優化，實現燃料電池整車可靠性提高；推動燃料電池關鍵材料（膜、炭紙、催化劑、MEA、雙極板等）及系統關鍵部件（空壓機、膜增濕器、電磁閥、車載70MPa氫瓶等）國產化，開發超低鉑，非鉑催化劑，降低材料成本，促進燃料電池系統產品化和工程化，實現燃料電池系統設計模塊化，并改進生產制造工藝。
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