鉅大LARGE | 點擊量：705次 | 2021年11月01日
我國燃料動力電池汽車何時能夠迎來大規(guī)模產業(yè)化
今年出臺的《我國制造2025》規(guī)劃綱要，國家明確提出將新能源汽車作為重點發(fā)展領域，未來國家將繼續(xù)支持電動汽車、燃料動力鋰電池汽車的發(fā)展。其中，燃料動力鋰電池汽車的戰(zhàn)略目標包括三個階段，第一是在關鍵材料零部件方面逐步實現(xiàn)國產化；第二是燃料動力鋰電池和電堆整車性能逐步提升；第三方面是要實現(xiàn)燃料動力鋰電池汽車的運行規(guī)模進一步擴大，達到1000輛的運行規(guī)模。到2025年，制氫、加氫等配套基礎設施基本完善，燃料動力鋰電池汽車實現(xiàn)區(qū)域小規(guī)模運行。
燃料動力鋰電池汽車也是電動汽車，可以在五分鐘內給電池灌滿燃料，而不是等上幾個小時來充滿電，這就是燃料動力鋰電池汽車相比純電動汽車的最大優(yōu)勢。在目前純電動汽車遭遇充電慢、充電樁安放難、續(xù)航里程短等諸多問題的情況下，燃料動力鋰電池汽車也被很多人看成另外一種替代傳統(tǒng)汽車的可能。只不過“電池”是氫氧混合燃料動力鋰電池，和普通化學電池相比，燃料動力鋰電池可以補充燃料，通常是補充氫氣。
作為汽車大國，我國發(fā)展燃料動力鋰電池汽車，無疑具備相當優(yōu)勢。那么，我國的燃料動力鋰電池汽車的研發(fā)情況如何？有什么因素制約其產業(yè)化、商業(yè)化之路呢？
世界性潮流勢不可擋
燃料動力鋰電池汽車(fuel-cellvehicle，F(xiàn)CV)是一種用車載燃料動力鋰電池裝置出現(xiàn)的電力作為動力的汽車。與通常的電動汽車比較，其動力方面的不同在于FCV用的電力來自車載燃料動力鋰電池裝置，電動汽車所用的電力來自由電網充電的蓄電池。因此，F(xiàn)CV的關鍵是燃料動力鋰電池。燃料動力鋰電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進燃料動力鋰電池，電就被奇妙地生產出來。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
清華大學汽車工程系裴普成教授坦言，燃料動力鋰電池汽車是電動汽車的一種，燃料動力鋰電池汽車的續(xù)駛里程是其他電動汽車所不能相比的，燃料動力鋰電池功率密度明顯高于其他電池。
裴普成介紹，燃料動力鋰電池有其自身的優(yōu)勢：從安全性上看，氫氣比汽油還安全。舉例來說，為汽油汽車和使用氫氣燃料的汽車分別創(chuàng)造燃料泄露和著火條件，3秒時，汽油汽車下方漏油著火，而氫氣則是迅速沖高在汽車上方著火。一分半鐘，氫氣燃料汽車的火已經熄滅，而汽油車火勢正旺，最終只剩下車架。由此來看，氫氣用做汽車電池燃料更為安全。同時，國內外很多研究機構也都做過氫氣燃料動力鋰電池的碰撞、泡水、跌落實驗，都沒有出現(xiàn)安全問題。氫氣的特點是非常輕，泄漏之后迅速上升，只要有良好通風，就不會發(fā)生危險。裴普成教授逗趣地說，其實過去家用煤爐中百分之五六十是氫氣。
從加氣模式上看，氫氣燃料動力鋰電池也非常方便，只要幾分鐘的時間就可以將氫氣加滿。因此在未來，燃料動力鋰電池汽車可以像現(xiàn)在汽車加油相同在加氣站添加燃料，這一點是普通電動汽車無法做到的。
“燃料動力鋰電池用途廣泛，既可應用于、空間、發(fā)電廠領域，也可應用于機動車、移動設備、居民家庭等領域。早期，燃料動力鋰電池發(fā)展焦點集中在空間等專業(yè)應用以及千瓦級以上分散式發(fā)電上。而如今，電動汽車領域成為燃料動力鋰電池應用的重要方向，市場已有多種采用燃料動力鋰電池發(fā)電的自動車出現(xiàn)。近20多年來，燃料動力鋰電池經歷了堿性、磷酸、熔融碳酸鹽和固體氧化物等幾種類型的發(fā)展階段，其研究和應用正以極快的速度在發(fā)展?！迸崞粘烧f。
由于常規(guī)能源的日漸匱乏和排放標準的日益嚴苛，燃料動力鋰電池汽車將有效降低對常規(guī)能源的依賴，并減少碳排放。目前，發(fā)展燃料動力鋰電池汽車已經成為世界的一大潮流。
商業(yè)化前景廣闊
隨著環(huán)境問題和能源問題的日益突出，新能源汽車成為世界各大汽車廠商及研發(fā)機構的研究熱點，而在其中，燃料動力鋰電池汽車以其高效率和近零排放的優(yōu)勢被認為具有最廣闊的發(fā)展前景。
我國對燃料動力鋰電池汽車的探索從很多年前就開始了。長期從事氫源燃料動力鋰電池研究的中科院大連化物所，早在上個世紀90年代初期，就開始了對氫源質子交換膜燃料動力鋰電池的研究。1996年底，這一研究得到國家科技部、中科院、國家自然基金委的經費支持，并在國家“九五”計劃中立項。2000年，大連化物所研發(fā)出第一臺質子交換膜燃料動力鋰電池發(fā)動機，并與中科院電工所、二汽集團合作，組裝出了一臺燃料動力鋰電池中巴車，于2001年進行了試運行。
美國、歐盟、日本和韓國都投入了大量資金和人力進行燃料動力鋰電池車輛的研究，通用、福特、豐田、奔馳等大公司都已經開發(fā)出燃料動力鋰電池車并在公路上運行。
近年來，我國在燃料動力鋰電池汽車方面的投入進一步加大，北京奧運會、上海世博會期間都有燃料動力鋰電池轎車和大客車進行了示范運行。燃料動力鋰電池汽車已然成為世界的寵兒。
我國工程院院士衣寶廉介紹，燃料動力鋰電池汽車已經走過數(shù)個階段。第一階段，科研人員攻關解決燃料動力鋰電池在汽車啟動后便很快衰減的問題。第二階段，科研人員重要解決燃料動力鋰電池的可靠性、耐久性等問題?！艾F(xiàn)在，應該說已經進入了第三階段，重要是進一步降低成本和鉑（Pt）的用量，同時加強加氫站的建設，實現(xiàn)燃料動力鋰電池車的商業(yè)化。”
當燃料動力鋰電池汽車進入市場，我們首先要考慮的是，這種燃料動力鋰電池汽車的成本如何？和傳統(tǒng)汽車相比有何優(yōu)勢呢？
按照美國能源部的估算，假如量產50萬輛的燃料動力鋰電池汽車，每臺汽車的燃料動力鋰電池的成本接近40美元，其價格將會大大降低。假如用戶購買燃料動力鋰電池汽車，按照100公里1公斤氫氣來估算，費用約為20元人民幣，比傳統(tǒng)汽車加油的費用要便宜。
2014年五月，日本經濟產業(yè)省公布《氫燃料動力鋰電池車普及促進策略》，將氫燃料、氫燃料動力鋰電池車相關的國際技術標準引入日本國內，并將其作為國內氫燃料動力鋰電池車行業(yè)標準。這說明在國家層面，日本已經在大力推進燃料動力鋰電池汽車。
“今年，豐田的未來車已經宣布實現(xiàn)了商業(yè)化，現(xiàn)在訂貨已經超過了1500輛?！币聦毩赋?，從國際上來看，燃料動力鋰電池車現(xiàn)在正進入一個商業(yè)化的誘導期。
產業(yè)化必經之路
我國的燃料動力鋰電池汽車何時能夠迎來大規(guī)模的產業(yè)化？
衣寶廉說，電動汽車的關鍵能源動力技術包括電池技術、電機技術、控制器技術。這3項技術是電動汽車所特有的技術，也是一直制約電動汽車大規(guī)模進入市場的關鍵因素。
“世界上第一輪燃料動力鋰電池汽車研發(fā)高潮在2000年左右，當時，美國、歐洲和日本的各大汽車生產廠家，都在加緊開發(fā)燃料動力鋰電池技術，公司界尤其是各大汽車生產廠家看到燃料動力鋰電池巨大的市場潛力，紛紛投入巨資組成聯(lián)盟，進行燃料動力鋰電池車的相關研究、試驗與生產。各大汽車公司，包括奔馳、通用、豐田等都認為，到2004年燃料動力鋰電池車將能夠批量生產，實現(xiàn)產業(yè)化。但顯然，燃料動力鋰電池汽車的發(fā)展速度沒有當初人們想象的那么樂觀?！币聦毩f。
從產業(yè)界來看，在“十五、十一五規(guī)劃”燃料動力鋰電池汽車全球產業(yè)化熱潮期間，我國汽車工業(yè)界并沒有在燃料動力鋰電池汽車方面有明顯投入，進入“十二五規(guī)劃”后，在燃料動力鋰電池汽車產業(yè)化趨于理性化的大背景下，上汽集團制定了燃料動力鋰電池汽車發(fā)展的五年規(guī)劃，以新源動力為燃料動力鋰電池電堆供應商，開始投入大量資金研發(fā)燃料動力鋰電池汽車。
在國家層面上，我國早已意識到燃料動力鋰電池汽車的先進性。科技部持續(xù)出臺了多個五年計劃，對電動汽車技術的研發(fā)，包括燃料動力鋰電池汽車以及氫能技術的研發(fā)給予了專項經費的支持?！熬臀覈娜剂蟿恿︿囯姵匮邪l(fā)技術來說，在前面三個五年科技計劃支持下，我們基本上掌握了零部件和平臺技術，但是我們在規(guī)?；?、標準化、一致性方面還不夠?！鼻迦A大學教授李建秋說。
近年來，我國在燃料動力鋰電池汽車的產業(yè)化道路上走出了重要的幾步。
2003年八月七日，一輛安裝燃料動力鋰電池的桑塔納2000轎車在同濟大學校園內奔馳，順利通過了科技部的驗收。這是我國第一輛燃料動力鋰電池轎車樣車“超越一號”。
2004年十月，全部采用“863”項目承擔單位自主研發(fā)關鍵零部件的“超越二號”參加了在上海舉辦的第六屆必比登清潔能源汽車挑戰(zhàn)賽，以5項優(yōu)秀成績征服國外汽車巨頭。
2006年六月十一日，在法國巴黎舉辦的第八屆必比登清潔能源汽車挑戰(zhàn)賽上，“超越三號”取得4個A的好成績，拔得頭籌，這標志著我國燃料動力鋰電池汽車技術躋身世界前列。
“燃料動力鋰電池汽車是真正意義上的零排放。此外，它能夠有效利用工業(yè)廢氫?！鄙掀瘓F燃料動力鋰電池整車項目總工程師指出，上汽集團一直貫徹國家能源戰(zhàn)略，瞄準汽車驅動電氣化趨勢，推動燃料動力鋰電池汽車升級，“2014年，我們開發(fā)的榮威750燃料動力鋰電池汽車參加了整個全國巡游，跑了接近1萬公里，經受住了不同路況、氣候、海拔的考驗。”
李建秋指出，目前，在燃料動力鋰電池汽車整車技術方面，我們仍然有三大關鍵技術要攻克，“第一是純電驅動技術；第二是整車的結構安全集成技術；第三是車載的氫能源核燃料動力鋰電池的技術。未來這個行業(yè)應當從材料到單體、發(fā)動機、整車形成相應的配合關系。”
我國工程院院士陳清泰指出，我國的汽車產業(yè)發(fā)展到今天，應該有能力支撐前沿技術投入，關鍵是政府和公司的戰(zhàn)略抉擇。要指出的是，替代性技術的成長往往要較長的過程，目前燃料動力鋰電池汽車的研發(fā)至少已經歷了三四十年的時間，但是我國決不能抱機會主義的心態(tài)，必須加大關鍵技術的研發(fā)。
“假如我們國家的政策得當，未來5年內整個燃料動力鋰電池汽車，包括客車和轎車這兩類，在電池耐久性、PT用量等方面應該會有明顯的突破?！崩罱ㄇ锉硎?，目前客車已經進入技術示范階段，2020年前后會進入大量的推廣階段。有關轎車來說，由于現(xiàn)在還要技術攻關，預計到2020年進入大規(guī)模產業(yè)化建設，2025年前后進入大規(guī)模產業(yè)化生產階段。
