今年二月，我國氫能源及燃料動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在北京成立。業(yè)內(nèi)人士指出，這一跨學(xué)科、跨行業(yè)、跨部門的國家級(jí)氫能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的成立，預(yù)示著我國氫能及燃料動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)開始進(jìn)入規(guī)范與加速發(fā)展新時(shí)期。氫燃料動(dòng)力鋰電池在汽車能源和航天能源領(lǐng)域都體現(xiàn)了良好的適用性。在加注氫氣后，氫燃料動(dòng)力鋰電池車?yán)密嚿系娜剂蟿?dòng)力鋰電池堆發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，為汽車供應(yīng)電力驅(qū)動(dòng)。國際上，日本、韓國、美國和歐洲走在氫燃料動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)前列，日本見證了第一輛氫燃料動(dòng)力鋰電池車的商業(yè)化運(yùn)營，也是世界上擁有加氫站數(shù)量最多的國家。隨著政策大力推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)我國燃料動(dòng)力鋰電池車保有量將在15年內(nèi)超過200萬輛，成為世界最大燃料動(dòng)力鋰電池車市場(chǎng)，同時(shí)迎來技術(shù)、設(shè)施、市場(chǎng)等方面的突破。

●本報(bào)記者馬明軒

在日前舉辦的北京國際汽車展覽會(huì)上，現(xiàn)代的一款小型SUV汽車NEXO在品牌展臺(tái)中間分外顯眼。不僅是因?yàn)樗y灰色的前衛(wèi)外形和“太空吊艙”的設(shè)計(jì)，而且還因在其旁邊展出的氫燃料動(dòng)力鋰電池堆。以氫燃料驅(qū)動(dòng)的NEXO汽車能夠真正實(shí)現(xiàn)“零排放”，最長續(xù)航達(dá)805千米，加氫時(shí)間僅需5分鐘。

感興趣者一旦問起價(jià)格和發(fā)售時(shí)間，卻會(huì)被告知“不在我國出售”。當(dāng)前我國僅有的7座加氫站全部沒有投入商業(yè)運(yùn)營，燃料動(dòng)力鋰電池車也以商用車為主。就全世界范圍而言，市場(chǎng)上能買到的燃料動(dòng)力鋰電池乘用車僅有3款，分別為豐田Mirai、本田Clarity和現(xiàn)代ix35FC，其中Mirai汽車銷量占比超過75%。

不過這一現(xiàn)狀很快將成為歷史。2017年，全球氫燃料動(dòng)力鋰電池車銷量為3260輛，這個(gè)微乎其微的數(shù)字，已經(jīng)比上年上升了40%。有機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，在燃料動(dòng)力鋰電池車快速發(fā)展的勢(shì)頭下，全球燃料動(dòng)力鋰電池車保有量將在15年內(nèi)突破500萬輛大關(guān)。我國也將成為全球燃料動(dòng)力鋰電池汽車的最大市場(chǎng)。

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氫燃料動(dòng)力鋰電池由來已久，成新能源車領(lǐng)域黑馬

我國研發(fā)燃料動(dòng)力鋰電池已有40余年，對(duì)氫燃料動(dòng)力鋰電池車的研究已有20個(gè)年頭。氫燃料動(dòng)力鋰電池車使用氫元素制成燃料動(dòng)力鋰電池，為汽車供應(yīng)動(dòng)力。燃料動(dòng)力鋰電池利用氫氣和氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，氫氣會(huì)失去電子成為離子態(tài)，燃料動(dòng)力鋰電池通過離子膜擋住電子，只讓離子通過，這時(shí)電池形成正、負(fù)極，連接上導(dǎo)線就會(huì)形成電流。假如把燃料動(dòng)力鋰電池連在電動(dòng)機(jī)上，就可以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

世界氫燃料動(dòng)力鋰電池車的發(fā)展到現(xiàn)在，經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。第一階段是1990～2005年。1990年美國能源信息署開始推出氫能和燃料動(dòng)力鋰電池研發(fā)和示范項(xiàng)目，世界發(fā)達(dá)國家和地區(qū)紛紛加緊氫能與燃料動(dòng)力鋰電池的研發(fā)部署，但當(dāng)時(shí)人們對(duì)研發(fā)難度的預(yù)估不足，經(jīng)過路測(cè)卻發(fā)現(xiàn)燃料動(dòng)力鋰電池不適用于當(dāng)時(shí)汽車的工況。

第二階段是2005～2012年。人們用7年時(shí)間終于解決了燃料動(dòng)力鋰電池的工況適應(yīng)性問題，燃料動(dòng)力鋰電池比功率達(dá)到了2千瓦/升，在零下30攝氏度也能儲(chǔ)存和啟動(dòng)，基本上滿足了車用要求。

第三階段是2012年至今，豐田燃料動(dòng)力鋰電池比功率達(dá)到了3.1千瓦/升，并在2014年十二月十五日宣布，“未來（Mirai）”氫燃料動(dòng)力鋰電池車實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，進(jìn)入商業(yè)推廣階段，其后，本田與現(xiàn)代也推出了燃料動(dòng)力鋰電池商業(yè)化車。因此，從商業(yè)化角度，有人把2015年譽(yù)為燃料動(dòng)力鋰電池汽車的元年。

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3年來，氫燃料動(dòng)力鋰電池車的發(fā)展勢(shì)如破竹。在日前召開的2018燃料動(dòng)力鋰電池與氫能產(chǎn)業(yè)峰會(huì)上，勢(shì)銀智庫指出，2017年全球燃料動(dòng)力鋰電池車銷量由上年的2312輛快速增至3260輛，當(dāng)前占新能源乘用車銷量的0.27%。

下一個(gè)革命性能源產(chǎn)品，與電動(dòng)汽車差異大

氫燃料動(dòng)力鋰電池車與純電動(dòng)汽車相比，其驅(qū)動(dòng)裝置雖然同為“電池”，但燃料動(dòng)力鋰電池的工作方式與純電動(dòng)汽車的干電池不同。燃料動(dòng)力鋰電池是能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，通過供給氫氣和空氣，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)后排出產(chǎn)物水，因此，氫燃料動(dòng)力鋰電池是內(nèi)燃機(jī)式的發(fā)電裝置。

此外，在電池質(zhì)量密度上，氫燃料動(dòng)力鋰電池與傳統(tǒng)電池的差異也十分明顯。質(zhì)量密度就是電池平均單位質(zhì)量所釋放出的電能，鋰離子電池的理論上限是300瓦時(shí)/千克，預(yù)計(jì)2020年鋰離子電池的質(zhì)量密度可提升至350瓦時(shí)/千克。但是氫燃料當(dāng)前已經(jīng)做到全系統(tǒng)600瓦時(shí)/千克，理論上限是1萬～2萬瓦時(shí)/千克，還有很大提升空間。

近來，電動(dòng)汽車全生命周期的環(huán)保性受質(zhì)疑。由于電動(dòng)汽車發(fā)電的來源較為廣泛，我國使用燃煤電站進(jìn)行發(fā)電仍是主流，燃燒化石能源釋放氮化物、硫化物、碳氧化物及PM顆粒物。我國石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院的報(bào)告指出，考慮到火電占我國全部發(fā)電量的72.2%，同時(shí)考慮到燃煤發(fā)電站效率及電力輸送損失率，一輛全生命周期（按照行駛60萬千米計(jì)算）的純電動(dòng)汽車的PM顆粒物排放量為0.38噸，而傳統(tǒng)汽油轎車的排放量為0.16噸，天然氣汽車排放量為0.13噸。純電動(dòng)汽車的PM顆粒物排放量超過燃油車的一倍以上。

相比之下，氫氣作為清潔能源有很高的熱效能，燃燒之后的唯一產(chǎn)物是水，沒有任何污染，真正實(shí)現(xiàn)“零排放”。氫氣的來源也非常廣泛，除最常見的電解水制氫外，還有光伏制氫、風(fēng)電制氫、可再生能源制氫等方式。

歐美布局前景光明，日韓技術(shù)遙遙領(lǐng)先

當(dāng)前，全球加氫站數(shù)量約為400座。2017年，以殼牌為首的能源公司率先開展光伏制氫和風(fēng)電制氫在美國加利福尼亞州及其周邊的商業(yè)化應(yīng)用。據(jù)安思卓新能源統(tǒng)計(jì)，截至目前，美國共有加氫站65座，其中加利福尼亞州44座、夏威夷州4座、俄亥俄州3座。

日本的加氫站已經(jīng)達(dá)到101座，該國也是氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車申請(qǐng)專利最多的國家。作為氫能源技術(shù)水平最高的國家，日本將在2020年東京奧運(yùn)會(huì)上展示“氫社會(huì)”的前景。屆時(shí)，日本氫燃料動(dòng)力鋰電池乘用車保有量可達(dá)6000輛，是當(dāng)前的3倍。

發(fā)達(dá)國家對(duì)燃料動(dòng)力鋰電池車的規(guī)劃顯示出光明前景。氫云研究院的報(bào)告顯示，2020～2025年，歐盟、日本、美國的燃料動(dòng)力鋰電池車存量陸續(xù)達(dá)到百萬輛級(jí)別。歐盟規(guī)劃，2020年氫燃料家用車比例達(dá)5%，2040年氫燃料家用車比例要達(dá)到35%；美國規(guī)劃2020年燃料動(dòng)力鋰電池汽車產(chǎn)量達(dá)到20萬臺(tái)/年，2025年升至30萬臺(tái)/年；日本計(jì)劃2025年燃料動(dòng)力鋰電池汽車保有量達(dá)到20萬輛，加氫站達(dá)320座，2030年燃料動(dòng)力鋰電池汽車保有量要達(dá)到80萬輛。

我國或成燃料動(dòng)力鋰電池車最大市場(chǎng)，仍需打破成本桎梏

勢(shì)銀智庫指出，全球燃料動(dòng)力鋰電池車市場(chǎng)廣闊，2032年將由目前的不足一萬輛，突破500萬輛大關(guān)。根據(jù)《我國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書》，我國燃料動(dòng)力鋰電池汽車將在2020年突破1萬輛，2025年突破10萬輛，2030年達(dá)到200萬輛級(jí)別。屆時(shí)，我國將成為全球燃料動(dòng)力鋰電池車最大市場(chǎng)。氫云研究院預(yù)測(cè)，2020年我國燃料動(dòng)力鋰電池商用車保有量可達(dá)3.6萬輛，日加氫需求可由當(dāng)前的8噸上升至272噸。

不過，在燃料動(dòng)力鋰電池汽車的動(dòng)力系統(tǒng)占整車成本達(dá)到50%的情況下，燃料動(dòng)力鋰電池汽車的成本與燃油車難以匹敵。勢(shì)銀智庫測(cè)算，要與燃油車達(dá)到成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，燃料動(dòng)力鋰電池汽車的單位成本至少要降低至50美元/千瓦，而目前在國內(nèi)生產(chǎn)的成本高達(dá)1000美元/千瓦，前路漫漫。

打破成本桎梏，或可通過燃料動(dòng)力鋰電池的規(guī)?；?yīng)和技術(shù)進(jìn)步實(shí)現(xiàn)。美國能源部測(cè)算，在現(xiàn)有技術(shù)下，假如實(shí)現(xiàn)每年50萬套燃料動(dòng)力鋰電池動(dòng)力系統(tǒng)的生產(chǎn)，每套動(dòng)力系統(tǒng)的單位成本可降至53美元/千瓦的水平，與燃油車成本基本持平。此外，催化劑用量下降、質(zhì)子交換膜和雙極板等材料改進(jìn)，也將實(shí)現(xiàn)成本下降。