氢燃料电池车理想照进现实还有多远？
时间:2017-07-31 11:45来源:每日汽车 作者:西岩
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7月15日，记者参加了一场关于氢燃料电池汽车技术方面的研讨会。没过几天的7月18日，著名媒体人汪云青老师转发了一条朋友圈，《中国科大在电解水产氢催化剂研制中取得重大进展》。据文章介绍，科大研究出来的二硫化钼-黑磷杂化的纳米片催化剂，能够大幅降低制氢技术的成本。把这两件事放在一起来研究一下，就很有意思了。
我们都知道，氢气作为氢动力汽车FCV的主要动力来源，其制造和储存的成本一直居高不下，根本原因在于需要重建整个能源供应系统。所以，FCV的商业化始终是一个似幻似真的梦想，离我们现在以化石能源为基础的传统燃油车的成熟模式还很遥远。
简单做个对比就知道，就算已经将FCV成功商业化了的丰田，据了解，其FCV Mirai的2015年的产量为700辆，2016年2000辆，2017年这个数字将是3000辆。到了2020年，就算按所说的10倍速也只有3万辆。
而根据外媒报道，到了2025年中国电动车的销量将达到700万辆，而2020年就会达到200万辆。如此形势之下，氢动力汽车的前景似乎并不明朗。而且，相对于2016年狭义乘用车销售就达到2325.13万辆的总量来说，氢能源汽车的数字太微不足道了。要谈颠覆传统燃油车和电动车，还远得很。
根基——燃料电池
而且，我们且慢为文章开头的制氢技术所需催化剂的突破而欢欣鼓舞，因为单点突破并没有太大作用，毕竟离燃料电池驱动的氢动力汽车商业化还很遥远。再说，记者一贯怀疑中国这种科研成果商业转化率不到10%的可行性。
就算这种催化剂能够商用，按文中所讲接近铂炭催化剂的价格，那也在60元/克左右（目前含Pt20%的铂炭催化剂的市场价格）。即便按照每辆轿车的燃料电池降低到用50g催化剂来算，也得3000元，还是太高了。要知道，燃料电池中催化剂只占到总成本的10%以下，PEM才是成本的大头。
从燃料电池的核心材料PEM交换膜来说，国内迄今为止最常用的质子交换膜（PEMFC）仍然用的是美国杜邦公司的Nafion质子交换膜，虽然Nafion质子交换膜的价格比几年前降了很多，但是仍然在600美元/平方米左右，换算过来，相当于120美元/千瓦。在燃料电池系统中，膜的成本占到总成本的20~30%左右。按照每辆车最低要求的30千瓦算，总成本就达到了12000美元左右。这还是燃料电池的成本。
按照行业现状，整套燃料电池电堆的价格，在20~30万元左右。而辅助部分的无油压缩机，因为全靠进口（还有一定的技术封锁），贵的更在40~50万元，整辆氢动力汽车光成本就已经超过传统燃油车的好几倍。
所以，2014年4月开售第一批量产氢动力汽车的韩国现代ix35，其售价高达1.5亿韩元，约合人民币85.5万元。而在国内，大部分材料和零部件都需要进口的中国燃料电池车，成本更是难以在近期商业化。根据上海燃料电池汽车动力系统有限公司技术总监王晓华估计，真正能实现规模商业化的时间，大概在2025年左右。
而在商业化方面，2014年6月12日，特斯拉宣布对外开放所有专利，总数约200件，其核心是电控技术，这激起了市场的强烈反应。说不上是不是特斯拉的触发，随后电动汽车的发展热潮有目共睹。而与之结果迥异的是，2015年1月的CES上，丰田宣布开放约5680件燃料电池相关专利，但直到目前，市场并没有激起多大的浪花。
虽然FCV Mirai总设计师田中义和认为此举是鉴于丰田于2015年发布的“环境挑战2050战略”，并且是为了让更多的人参与到FCV的研究和运用中来，共同推动环境保护，“目标是在2020年前至少比2010年在新车使用环节减少90%的二氧化碳排放。”但是，以氢为动力的燃料电池汽车还是道阻且长。
况且，最早实现商业化并公开专利的丰田，让美国方面并不感冒。特斯拉的马斯克就质疑过，并说，做燃料电池简直是浪费时间，燃料电池的投资非常愚蠢。马斯克估算，“燃料电池不到普通太阳能发电效率的1/4，氢是一种可怕的能量存储机制。”在美国，围绕加州开始实行的ZEV法案（零尾气排放Zero Emission Vehicle）的这场电动还是氢动的争夺，鹿死谁手目前还未可知，但目前至少是电动车处于绝对优势。
原因非你所知
那为什么日本非常积极地研发氢燃料电池技术呢？实际上，不管任何尖端技术，民用和军用都是相辅相成的。可能许多人感觉燃料电池和军事方面风马牛不相及，实际上它正是军用潜艇的AIP（空气隔绝推进系统）解决方案之一，能够让潜艇长时间在水下航行不用换气。而且，新能源车-锂电池的概念也和潜艇有关系，因为各国的潜艇都正在用锂电池替代铅酸电池。
德国开发了固体氢气储备技术，很早就将其运用于212型AIP潜艇上，安装了氢燃料电池系统。综合各种因素，各国都把燃料电池视为比较理想的潜艇的AIP系统。这也是日本在采用过斯特林发动机方案之后，又考虑为潜艇使用燃料电池的根本原因。另外这也是由于，一直以来日本感觉无法突破斯特林发动机技术的瓶颈。
目前日本丰田公司在燃料电池汽车技术方面已经居于全球领先地位，这些都为日本研制燃料电池AIP技术打下了坚实的基础。根据相关资料，日本新型潜艇采用新型燃料电池续航力将提高2倍。
所以，在丰田Mirai或者本田Clarity的燃料电池技术基础上，将这个技术转移到军用领域，也会避免因为技术难度太大，等成装备研制时间较长、拖延进度的情况。这也是日本着力推动氢动力汽车的背后因素所在。况且，重建一套能源供应系统也不是丰田或者本田一家公司就能完成的，前面所讲开放专利的“套路”，让更多的人来参与，也是必然的选择。
不过，就在2月份，丰田对全球范围内的2800辆Mirai悉数召回，由于输出电压方面存在问题，在某些特别的驾驶条件下，例如车辆使用巡航控制爬长坡，加速踏板被踩到节气门全开位置时，电池输出电压可能会超过警戒值。目前看来，氢动力汽车离安全放心地使用，还有很多技术问题需要解决。
谁领先一步？
氢动力汽车无疑是未来新能源汽车的两大发展方向之一，其最大的对手就是电动汽车。结局会像直流电和交流电一样，最终只会有一种形式的汽车得到普及，也就是所谓的加油站最终是被加氢站还是被充电站替代。相对而言，还是充电站的进度快很多。
对于电动车来说，虽然也遇到了技术瓶颈，比如在锂电池的储能密度方面除非有新的技术突破；此外，还有个很大的问题就是充电时间慢，以及电池对环境的污染。不过总的来看，储能密度和充电时间慢可以用技术进步解决，氢燃料电池成本高也可以用技术进步解决，就看谁的市场化脚步快，谁先跑到前头了。
反观中国，在30多年汽车行业市场没有换来技术后，弯道超车选择了电动汽车，这也是基于中国基础设施方面的现实选择，给予氢动力汽车的空间并不大。虽然照汪云青老师所说，电动车像挖了个大坑会让整个行业深陷其中，至少目前来看，燃料电池的技术开发方面并不如电动汽车般受投资方的青睐。
技术方面且不论，毫无例外地，近期由于政策的影响，在电动车的躁动之后，又一波“春江水暖鸭先知”的企业开始有所动作了。这次，发端的是客车，国内氢动力客车的热潮似乎又开始了。文章开头所讲的两件事，正好是这波热潮的一个小小缩影而已。
有大手笔的，比如大洋电机6月27日就宣布，其子公司武汉大洋电机将在湖北省孝昌县投资13.4亿元，建设年产1.7万套商用车氢燃料电池系统建设项目。该项目建设期为24个月，项目建设完成投产后，预计可实现年产值超过80亿元。
但这件事不是孤立的，根据最新的国家新能源补贴政策，燃料电池汽车国家补贴中，对于大中型客车、中重型货车给予50万元的补贴。值得一提的是，乘用车的国家补贴只有20万元。此外，各地的地方政府也在陆续出台补贴政策。看起来，政策导向将加速“重客车轻乘用车”的氢动力客车的研发。
然而，氢动力客车似乎又在延续电动车补贴的“套路”。比如，上汽大通的FCV80，除了国家补贴，上海市政府也会有60万元/辆的地方补贴。而据知情人士透露，如果按照FCV80本身的轻客属性来算，其补贴应该为30+40万元，也就是70万元，这样从成本上来说是亏的。而现在按照公布的110万元补贴，FCV80成本上基本可以打平。
此外，今年6月16日，五洲龙“F1未来”（Future）系列8.5米氢燃料电池公路客车正式发布。而除了五洲龙之外，宇通客车、中通客车、厦门金旅、苏州金龙（海格）、申龙客车、福田欧辉、中植汽车、佛山飞驰等客车品牌，也都不甘其后地致力于氢燃料电池客车的研发和推进。
不可否认的是，这又是一波“政策市”，也许不用多久就会退潮。但是，我们仍旧在新能源这条路上奔驰着，也许不久的某天，能研究出一种很有效的办法来解决氢能源效率的问题呢？到那个时候，真正是电动车和燃料电池车决一胜负的时候了。
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