氢燃料电池汽车大规模应用只需战胜时间

保卫蓝天行动升级，交通领域节能减排也在加强。近日召开的交通部6月新闻发布会传出消息，将重点推进清洁能源在交通领域的应用，加大推广新能源汽车。到2020年底以前，实现城市公交、出租车及城市配送等领域新能源车保有量60万辆;仅京津冀及周边地区，就将淘汰国三及以下中、重型柴油车100万辆以上。

新旧车辆替换，在中国科学院大连化学物理研究所燃料电池研究部部长邵志刚看来，无疑是绿色交通领域的一大“重头戏”。尤其以无污染、高效率著称的氢燃料电池汽车，同时兼顾长短途、乘用及商用运输，必将大有可为。

大规模应用只是时间问题

中国能源报：作为氢燃料电池汽车的主要优势之一，节能环保特性如何体现?

邵志刚：车辆核心——氢燃料电池的运行原理，实际属一种电化学反应，以氢能作为燃料，通过与空气中的氧发生反应，即可将储存在燃料中的化学能直接转化为电能。简而言之，烧的是氢、产生是电、排出是水。

从工作方式看，氢燃料电池又与汽车内燃机类似，只需保持氢能与氧气的供应，即可源源不断供应电能。相比我们日常所用电池，更像一个自主运行的小型发电厂，但因无需经过“燃烧”环节，氢燃料电池不会产生氮氧化物、硫氧化物等污染物，更不用担忧尾气排放，对环境十分友好。

与此同时，氢燃料电池的能量转化效率很高，综合能效效率可达80%，而燃油车目前只有20%左右。而据“十三五”规划，锂电池比容量到2020年要达300瓦时/公斤。实际上早在上世纪60年代，燃料电池就已实现了1000瓦时/公斤。从这一角度，氢燃料汽车的节能优势也很突出。

因此，氢燃料电池汽车的应用已是大势所趋，依托其零排放、无污染特性，未来可承担交通领域减排重任。

中国能源报：氢燃料汽车在国内仍处于试水阶段，什么时候才能真正发挥交通减排的作用?

邵志刚：的确，氢燃料电池汽车在我国还处商业化“前夜”，投用车辆仍以示范为主。但在资源能源利用、环境保护等多重压力下，大规模推广只是时间问题。目前有个“流行”说法是：氢燃料电池汽车的使用，国际上还要看中国。

一方面，我国支持力度空前，政策补贴也是目前为数不多“不降反升”的方向之一。另一方面，应用市场足够大。统计显示，2017年全国汽车总量达3000万左右，工信部也已将“禁售燃油车”列入计划，未来替代规模可期。此外，氢燃料电池更适用于长距离行驶，以及在重型汽车、轨道交通中应用。这也弥补了纯电动汽车续航能力不足等问题，有其独特的市场空间。

目前，我国氢燃料电池汽车仍多用于客车、特种车等商业车，存在几项“卡脖子”的环节尚待突破。随着技术进步，预计再过10年左右就可达百万量级。

注重研发也应兼顾规范管理

中国能源报：哪些“卡脖子”的技术制约了商业化进程?

邵志刚：现阶段，仍存在成本偏高、可靠性和耐久性待提高、部分环节依赖进口等主要瓶颈。

首先是成本。截至目前，氢燃料电池汽车的造价仍是锂电池汽车的1.5～2倍，相比燃油车更是高达3～4倍。如何提升经济性、降低使用成本是第一任务。

因电化学系统比较复杂，核心部件“电堆”的可靠性和耐久性也需完善。内燃机在汽车中已有100多年实践，燃料电池刚应用了20多年。按照要求，到2025年，电堆系统的可靠性和经济性要大幅提高，竞争力应可比传统汽车、电动汽车。

如果说上述两项是前提，解决后即可进入初步商业化，本土化则是一项持久的基础课题。比如因上下游产业链并未打通，一些关键部件、关键材料的生产只能依赖进口，国内很难找到符合要求的生产厂商，这就很受制约。

除电池本身，氢源也值得关注。我国是全球最大的用氢大户，但此前主要用在石油化工等领域，燃料汽车起步较晚。制氢环节目前已无障碍，但要大规模用于车辆，如何找到安全而合理的储氢、运氢方式，还存在难度。

中国能源报：基于这些瓶颈，可从哪些方面入手完善?

邵志刚：像日本丰田公司，早在上世纪90年代，就组织了几百人队伍、投资大量资金进行研发。全面商业化必然是一个周期长、投资大的过程。

首先要关注技术研发。各国目前进行示范的同时，不约而同将重点转向应用基础研究，希望通过探索燃料电池新材料、新过程等的基础性问题，找到解决可靠性、耐久性的办法。例如我们牵头的联合国内20余家单位正在承担的国家重点研发计划——“燃料电池基础材料与过程机理研究”项目，就是针对这些问题开展的应用基础研究，掌握新一代燃料电池所需的材料和部件的核心技术。

同时，还有上下游产业链的完善。实际很多时候，我们并不缺自主技术，而是因燃料电池生产起步晚、需求没有跟上，这些技术多停留在高校、研究所研究阶段，没有形成批量生产，无形中增加进口依赖，这也是成本长期偏高的原因之一。不过随着燃料电池产能上升，一旦重视起来，3-5年即可布齐。

此外，要想大规模发展，还离不开标准、规范的制定实施。比如加氢站，目前就不像加油站管理得那么完备，甚至究竟由谁负责都未最终确定。太多的自由度，必将给燃料电池产销带来混乱，最终也将影响企业成本，走向标准化同样应得到重视。