【壓縮機網(wǎng)】如果說(shuō)，2018年是氫燃料電池產(chǎn)業(yè)進(jìn)入商業(yè)化的元年，那么2019年將是商業(yè)化初始階段的爆發(fā)期。

　　1月12日，在北京召開(kāi)的中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )（2019）論壇上，工信部部長(cháng)苗圩指出，加快推動(dòng)燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，在經(jīng)濟基礎好、地方積極性高的地區開(kāi)展示范運行，打通產(chǎn)業(yè)鏈和氫能的供應鏈。
 

 

　　但是，氫燃料電池汽車(chē)全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)積累依然需要長(cháng)期的積淀。“與豐田近三十年的技術(shù)相比，中國的（技術(shù)積累）時(shí)間還是短了一些。”日前，剛從黑河趕到張家口做氫能燃料電池客車(chē)高寒實(shí)驗的宇通10米燃料電池公交車(chē)項目經(jīng)理王越說(shuō)。“相對于黑河的高寒氣候環(huán)境，張家口較大的溫差能夠為試驗數據的完整性提供有意義的參考價(jià)值。”在北方冬季寒冷地區，保障車(chē)用氫燃料電池能夠在低溫冷啟動(dòng)非常重要，這也是王越在熱河和張家口做氫能燃料電池客車(chē)高寒試驗的目的所在。

 

　　車(chē)用氫燃料電池的低溫冷啟動(dòng)問(wèn)題待解

　　“低溫冷啟動(dòng)對燃料電池壽命有何影響，（這項課題）依然還在研究當中。”1月20日在中國電池聯(lián)盟舉辦的全國氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)技術(shù)峰會(huì )上加拿大國家工程院院士張久俊表示。他介紹說(shuō)，氫燃料電池內部化學(xué)反應的生成物是水，而燃料電池內部是多孔介質(zhì)結構，低溫環(huán)境下的相變（液態(tài)水向固態(tài)冰轉變）會(huì )阻礙反應體在多孔介質(zhì)內部的傳質(zhì)，從而影響電化學(xué)反應，導致性能下降，產(chǎn)熱降低，甚至發(fā)熱失敗。

　　“目前，從車(chē)企公布的數據來(lái)看，豐田Mirai能夠在-30℃實(shí)現低溫冷啟動(dòng)，上海榮威950能夠在-20℃度實(shí)現低溫冷啟動(dòng)。”張久俊表示。

　　從宇通客車(chē)實(shí)驗測試和氫燃料電池汽車(chē)示范運營(yíng)情況來(lái)看，低溫冷啟動(dòng)問(wèn)題似乎并不嚴峻。“宇通氫燃料電池客車(chē)，置于-30℃高寒環(huán)境艙20小時(shí)后，可實(shí)現15min內成功啟動(dòng)，多次啟動(dòng)后燃料電池系統性能無(wú)衰減，車(chē)載氫系統安全無(wú)泄漏。2018年12月29日，在黑河-25℃環(huán)境溫度下，宇通燃料電池公交完成了整車(chē)8.2分鐘啟動(dòng)，滿(mǎn)載C-WTVC工況下，完成200km路試試驗驗證。”在日前舉辦的中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )論壇上國家電動(dòng)客車(chē)電控與安全工程技術(shù)研究中心副主任李飛強介紹說(shuō)。同時(shí)他以張家口宇通客車(chē)的示范運營(yíng)為例，表示宇通氫燃料公交搭載60kW燃料電池系統在示范運營(yíng)期間，能夠完全滿(mǎn)足整車(chē)全部能量需求，燃料電池功率輸出相對穩定。截止到2018年12月31日，25輛公交車(chē)累計運行里程超過(guò)45.9萬(wàn)公里，單車(chē)平均運行里程為1.856萬(wàn)公里。”

　　“問(wèn)題是，在長(cháng)期低溫環(huán)境下，車(chē)輛啟動(dòng)對燃料電池壽命有何影響，目前還沒(méi)有相應的數據和報道。”張久俊說(shuō)。

　　而之所以氫燃料電池汽車(chē)的低溫冷啟動(dòng)受到關(guān)注，在于其核心部件氫燃料電池電堆是一個(gè)“敏感”部件，“通入氫氣的溫度和純度都能影響其工作的效能，導致電池壽命的衰減。”一位業(yè)內人士向介紹說(shuō)。

　　氫氣的制備和存儲應尋求更多技術(shù)上的可能性

　　在氫能燃料電池汽車(chē)上游，低成本制備氫氣和儲氫是制約氫能產(chǎn)業(yè)向規?；l(fā)展的另一瓶頸。

　　專(zhuān)家表示，主流的煤氣化制備氫氣的氫技術(shù)難點(diǎn)在于氫氣的提純，“煤氣化制得的氫氣雜質(zhì)含量多且復雜，尤其是氣體硫含量較大，若達到氫燃料電池的質(zhì)量標準，其處理成本及難度較大。

　　與制氫相比較，更大的難度在于儲氫技術(shù)的突破。在加氫環(huán)節，首先是加氫站的成本。“建成一座加氫站大概需要1000萬(wàn)元。”王越說(shuō)，“幾年前建設加氫站還有補貼，現在沒(méi)有了，這對加氫站的運營(yíng)帶來(lái)了很大的困難。”成本高的困難是多方面的，實(shí)際上，加氫站的建設本身難度并不大，而如今作為?；饭芾淼臍錃?，在建設油-氫合建站及氣-氫合建站標準沒(méi)有明確且全國沒(méi)有統一的審批流程。加氫站本身的高投入還在于加氫部分設備及管壓管道及閥門(mén)管件尚不能?chē)a(chǎn)化，基本依靠進(jìn)口，不僅造價(jià)高而且供貨時(shí)間長(cháng)。

　　車(chē)用儲氫技術(shù)也亟需攻關(guān)。目前常用的車(chē)用儲氫技術(shù)是高壓氣態(tài)儲氫，氣瓶作為儲氫容器在其中作用至關(guān)重要。據了解，目前車(chē)用儲氫氣瓶多是鋁內膽纖維纏繞瓶（Ⅲ型）和塑料內膽纖維纏繞瓶（Ⅳ型），我國大多是使用Ⅲ型瓶，這種氣瓶以鍛壓鋁合金為內膽，外面包覆碳纖維，使用壓力主要有35MPa、70MPa兩種。我國車(chē)載儲氫中主要使用35MPa的Ⅲ型瓶。

　　專(zhuān)家表示，高壓氣態(tài)儲氫是目前較為成熟的技術(shù)，但是能夠實(shí)現的質(zhì)量?jì)涿芏认啾扔谄渌麅浼夹g(shù)更小，若汽車(chē)長(cháng)途運行，需要搭載更多的氣瓶。與國外相比，國外乘用車(chē)已經(jīng)開(kāi)始使用質(zhì)量更輕、成本更低、質(zhì)量?jì)涿芏雀叩蘑粜推?，而中國Ⅳ型瓶還處于研發(fā)階段。另外，由于中國生產(chǎn)的碳纖維還不能滿(mǎn)足車(chē)用氫瓶的要求，中國制作的Ⅲ型瓶的主要原材料碳纖維仍依賴(lài)進(jìn)口。

　　除了高壓氣態(tài)儲氫，還有低溫液態(tài)儲氫、高壓低溫液態(tài)儲氫、金屬氫化物儲氫、有機液體儲氫。上述技術(shù)都有著(zhù)安全性不高，操作條件嚴苛，成本過(guò)高等不同程度的問(wèn)題。

　　為此，張久俊認為在氫氣的制備和儲存上應尋求更多技術(shù)上的可能性。“發(fā)展站內加氫模式和研究新型儲氫材料，液/固態(tài)加氫站可能是不錯的選擇”，同時(shí)他也表示，上述場(chǎng)景還面臨著(zhù)很大的技術(shù)挑戰，我國實(shí)際應用還不現實(shí)。

　　補貼政策仍然是支撐行業(yè)發(fā)展的主要動(dòng)力

　　目前，北美、歐洲、日本和韓國的燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入商業(yè)化階段，我國仍處于商業(yè)化初期。自2016年以來(lái)，國內氫能與燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)獲得快速發(fā)展，形成了京津冀、華東、華南、西南、華中、西北、東北等氫能與燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)集群，建立起相對成熟的產(chǎn)業(yè)配套和商業(yè)化應用體系。業(yè)內專(zhuān)家認為，燃料電池汽車(chē)目前還處在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期，補貼政策和減稅政策成為關(guān)鍵的動(dòng)力。在國外，日本為每輛氫燃料汽車(chē)提供大約3萬(wàn)美元的財政補貼，低于我國氫燃料電池乘用車(chē)補貼標準；而美國對燃料電池車(chē)補貼最少，并且將逐步取消對新能源汽車(chē)的補貼。2018年以來(lái)，包括北京、上海、廣東、武漢、重慶等省市已經(jīng)出臺相關(guān)氫燃料電池汽車(chē)地方補助政策，并提出加氫站等基礎設施建設安排；廣東、湖北等地成立氫能與燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)基金；蘇州、武漢等地出臺專(zhuān)門(mén)的氫能產(chǎn)業(yè)規劃政策；上海、大同、濟南、鎮江、武漢等10多個(gè)城市規劃建設氫能產(chǎn)業(yè)園。據了解，2018年燃料電池乘用車(chē)、輕型客車(chē)和貨車(chē)、大中型客車(chē)和中重型貨車(chē)分別單車(chē)補貼上限為20萬(wàn)/輛、30萬(wàn)/輛、50萬(wàn)/輛。

　　中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )公布的數據顯示，2018年燃料電池汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)均完成1527輛。其中，氫燃料客車(chē)銷(xiāo)量1418輛；氫燃料電池貨車(chē)銷(xiāo)量為109輛。全國氫能標準化技術(shù)委員會(huì )提供的數據，截至2018年，全國共有14座建成投運的加氫站，另有約50座站點(diǎn)正處建設或規劃階段。相比日本、歐美動(dòng)輒上百座的布局規模，加氫站在我國的發(fā)展速度相對緩慢。其中一個(gè)很重要的原因就是投資成本過(guò)高，而盈利遙遙無(wú)期。

　　目前一個(gè)中等規模加氫站平均建站費用約1000~2000萬(wàn)元，且由于氫燃料電池汽車(chē)數量較少，導致加氫站運營(yíng)難度加大。加氫站建設成本之所以居高不下，是由于關(guān)鍵設備受制于進(jìn)口。比如，投資占比最大的壓縮機，成本達到27%（300~600萬(wàn)元）；其次是儲氫設備，成本達到20%；加氫設備的成本占比也達到16%。

　　據調查發(fā)現，上海嘉定江橋的一座三級加氫站，項目投資高達1100萬(wàn)元人民幣，運行5個(gè)月的綜合數據顯示，氫氣成本占加氫站運營(yíng)成本的65.2%。加氫站工作人員表示：“加氫站距離盈利還有很長(cháng)一段距離。”
 

　　全國人大代表：加強加氫站建設發(fā)展

　　在日前召開(kāi)的全國兩會(huì )上，至少有4位來(lái)自汽車(chē)企業(yè)的兩會(huì )代表建議大力發(fā)展氫燃料電池汽車(chē)。
 

 

　　“要改變加氫站補貼形式，加大補貼力度，避免加氫站成為地方政府形象工程，‘建而不用’”。全國兩會(huì )召開(kāi)之際，全國人大代表、長(cháng)城汽車(chē)總裁王鳳英就加快氫能源基礎設施建設提出相關(guān)建議。

　　王鳳英認為，我國急需加強氫能源基礎設施尤其是加氫站的建設發(fā)展，理順整個(gè)氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。她建議，改變加氫站補貼形式，加大補貼力度，制定相關(guān)政策，聚焦車(chē)用氫燃料電池關(guān)鍵核心技術(shù)，以及制氫、儲氫、加氫等核心技術(shù)的研發(fā)。同時(shí)，明確加氫站建設及運營(yíng)監管的相關(guān)制度，參照天然氣加注站的管理方式對加氫站進(jìn)行管理，統一規劃全國加氫基礎設施，降低審批難度，組建加氫站建設運營(yíng)“國家隊”，統一規劃我國氫燃料電池汽車(chē)基礎設施建設，形成具有國際競爭優(yōu)勢的戰略布局，促進(jìn)氫能源產(chǎn)業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈全面發(fā)展。

　　廣汽集團董事長(cháng)曾慶洪認為，應落實(shí)加氫站規劃，通過(guò)多種形式補貼，由點(diǎn)到面逐步加快加氫站布局與網(wǎng)絡(luò )建設。他建議，政府一方面應加大加氫站建站補貼力度，另一方面加速制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展，降低氫氣成本，同時(shí)從運營(yíng)角度，考慮給予加氫運營(yíng)補貼，促進(jìn)加氫站的網(wǎng)絡(luò )建設。

 

　　應該大力發(fā)展電池動(dòng)力系統核心技術(shù)

　　“燃料電池目前面臨很多挑戰，在電池發(fā)動(dòng)機層面主要是膜電極和空壓機。”中國科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高表示。

　　氫燃料電池電堆是氫能燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統的核心部件。在整個(gè)動(dòng)力系統中，電堆的成本占據了總體的40%～55%。在電堆之中，膜電極組件又是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。

　　“氫燃料電池動(dòng)力系統中零部件基本能夠實(shí)現國產(chǎn)替代，但是膜電極組件還需要依賴(lài)進(jìn)口，盡管?chē)鴥瓤蒲袡C構有技術(shù)上的突破，但一些產(chǎn)品還是用國外的部件，因為國外產(chǎn)品的一致性相對較好。”一位業(yè)內人士表示。

　　除了核心部件膜電極，氫燃料電池動(dòng)力系統還需要大量的輔助系統，一般而言，電堆、氫氧供應系統、水熱管理系統、電能變換系統和控制系統一起組成了氫燃料電池的發(fā)電系統。

　　空壓機則是空氣壓縮機，是車(chē)用燃料電池氫氧供應系統的重要部件，它將常壓的空氣壓縮到燃料電池期望的壓力，由于燃料電池內部的化學(xué)反應對環(huán)境“苛刻”的要求，參與反應的空氣（其中的氧氣）的溫度、濕度、壓力和流量需要空壓機進(jìn)行控制與調整。車(chē)用氫燃料電池空壓機的性能可以直接影響燃料電池系統的效率、緊湊性和水平衡特性。目前廣泛應用的工業(yè)壓縮機無(wú)法滿(mǎn)足其性能需求。

　　中國車(chē)用氫能燃料電池在關(guān)鍵部件與國外存在較大的差距，如高性能空壓機、氫循環(huán)系統、水泵、散熱器、中冷器等大部分為進(jìn)口設備，尤其是膜電極組件受制于人，亟需攻關(guān)。