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近日,中国电动汽车百人会“学术沙龙”第一期举行,主题为燃料电池技术在中国的应用与产业化。该话题吸引了包括上汽、东风、长安、北汽新能源、丰田、本田、大众等多家汽车生产企业、50多家氢燃料电池生产企业及产学研结构领域内的共250多位业内人士参加。此次沙龙达成初步的战略共识:氢燃料电池汽车技术正处于从纯粹的研发向商业化的转折期,未来之路任重道远。
专家表示,从国际先进水平来看,氢燃料电池汽车目前已进入商业化导诱期。5年后,氢燃料电池汽车或将开启商业化之路。对于国内而言,只要相关政策到位,抓住未来5年的“窗口期”,我国氢燃料电池汽车包括客车和轿车都会有明显突破,2020前后会进入大量推广阶段。
环保优势明显
“锂电池系统比较简单,没有贵金属,成本比较低;燃料电池则需要贵金属铂,成本高一些。然而,燃料电池续航里程比动力电池续航里程要长。”清华大学教授李建秋表示,与锂电池及内燃机相比,氢燃料电池虽然目前成本较高,但效率更高。“氢燃料电池与内燃机不同的地方在于内燃机需要有机械传动,运行过程中有污染物生成;而氢燃料电池没有污染物生成,理论效率可以高达60%-70%。”李建秋表示。
据了解,燃料电池汽车利用与电解完全相反的原理,通过氢气和空气中的氧气发生化学反应产生的电带动发动机运转,从而驱动汽车行驶。与电动汽车利用已储存的电驱动汽车行驶不同,燃料电池汽车一边发电一边行驶,在行驶过程中仅排出水,不会产生污染空气的有害气体。同时,氢气的能源密度是车载锂离子电池10倍,充一次氢气可以行驶更长的距离,并且燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2-3倍。此外,电动汽车需长时间充电,燃料电池汽车则可以在短时间内完成加气。
与此同时,氢燃料电池汽车不仅清洁,而且重量轻。一辆续航里程400公里的燃料电池车,仅需50千瓦的燃料电池堆,大约加5公斤的氢气。同时,氢燃料电池还能解决纯电动汽车充电时间长的问题。
虽然氢燃料电池汽车优点明显,但作为目前主流氢燃料电池催化剂的原料铂却日益紧张,据不完全统计,全球铂族元素矿产资源总储量约为3.1万吨,其中铂金总储量约为1.4万吨,远远无法满足氢燃料电池汽车大规模产业化的需求,造成当前氢燃料电池价格居高不下。
“近年来,氢燃料电池汽车铂用量正在逐步下降,目前已可实现100多千瓦发动机仅使用20克铂的水平。”李建秋表示,随着科技进步,氢燃料电池汽车成本正在下降,产业化前景可期。
商业化之路5年后或开启
“限制氢燃料电池汽车大规模商业化的问题主要有两点:一是加氢站的建设,二是进一步提高氢燃料电池的可靠性与耐久性,同时降低铂用量。”中国工程院院士、中国电动汽车百人会学术委员会委员衣宝廉表示,“从国际先进水平来看,氢燃料电池汽车目前已进入商业化导诱期,制约氢燃料电池汽车商业化的主要问题已经基本解决。”
对于氢燃料电池汽车何时才能大规模商业化?衣宝廉认为,氢燃料电池汽车要实现盈利至少要5年以后。
近年来,国际上氢燃料电池技术突破很快。一是寿命问题已经解决,主流水平都可以免维护运行5000小时,UTC、丰田可达1万小时,相当于汽车终生免维护;二是耐低温性能得到解决,某品牌氢燃料电池汽车在北极测试已经没有问题;三是材料体系取得突破,如催化剂用量大幅减少,极板已经从第一代碳板发展到第二代超薄超轻不锈钢板,储氢装置安全、加氢高压枪、氢气纯度问题都已解决。
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