氫燃料電池汽車——補位者的長與短

氫能作為清潔、高效和安全的二次能源，已被視為全球能源結構轉型的戰略方向，有可能在下半世紀的能源領域逐步占主導地位。在國內，氫能正成為能源體系的重要組成部分，有助於優化能源結構，促進能源革命，應對氣候變化，徹底實現交通終端用能清潔化，保障能源轉型的合理過渡。預計到2050年，氫能在中國的能源體系中佔比將達10%左右。作為工業製造大國和人口大國的中國，在氫能的儲量、製取上均有巨大優勢，且應用領域豐富，很多工業場景和家庭場景均可用到。作為氫能源的重要應用終端之一，近兩年來，氫燃料電池汽車發展迅速，各方對其

從曾經輿論中的新能源汽車發展的終極方向到目前各方几乎達成一致的“與純電動優勢互補者”，氫燃料電池汽車近兩年來在新能源汽車領域的定位已越來越清晰。

先與純電論短長

作為國家欽定的新能源汽車“三縱”技術路線之一，相比純電動與插電式混動汽車，氫燃料電池汽車的步子顯然看起來略慢一些。在另外兩種車型國內銷量佔比突破1%時，氫燃料電池汽車似乎終於走到了示範運行的門口，成為近兩年來更受資本熱捧和行業

經過數年發展，新能源汽車特別是純電動汽車在應用上的一些缺點正越來越突出，特別是充電時間、續航里程、環境適應性、鋰電池能量密度及衰減等問題。這就導致了純電動技術在大型物流車、運輸工程車等一系列應用場景中受限。而更令行業焦慮的是，短期內實現技術突破的可能性並不大。

相比之下，氫燃料電池汽車的能源補給時間短，與燃油車加油大致相當，運行效率較高。在續航里程上，氫燃料電池汽車一次加滿氫後可跑500-1000km。而且，氫燃料電池汽車與純電動汽車一樣可以做到使用過程中零排放，更重要的是到報廢時也不存在汙染問題。在使用環境上，氫燃料電池汽車的應用範圍更廣，特別是可以滿足北方冬天低溫城市的使用需求，不存在純電動汽車在過低溫度下難以啟動或續航衰減太快等問題。

但在乘用車特別是轎車領域，燃料電池轎車的總體積會大於純電動車型。因為燃料電池動力系統包括儲氫瓶、燃料電池發動機和輔助電池等。這對燃料電池在轎車領域的應用是一個挑戰。而且，據測算，擁有長續航優勢的燃料電池轎車一次加氫的續駛里程至少要在500公里之上才能與同等純電動車型的成本持平，貨車類至少要在200公里以上，否則在成本上並不佔優勢。

“凡是純電動能幹的事，不要用燃料電池，因為性價比很難競爭。”清華大學教授、中國科學院院士歐陽明高指出，燃料電池應當幹純電動不適合的領域，比如商用車、長途卡車等，特別是在北方冬季運行的大客車、物流車等。所以氫燃料電池更適合取代柴油機。

這些恰恰都成了氫燃料電池汽車的發展機會。避開與經營多年的純電動、插電式混動路線的直接競爭，氫燃料電池汽車採取錯位競爭策略，以補位者的角色與其他新能源車型一起在各個細分領域完成對傳統燃油車的替代。

在當前國內儲能電池電動汽車尚未完全站住腳、燃料電池汽車方興未艾的情況下，一些車企和社會輿論面對兩種技術路徑非常糾結、不知所措。中國電動汽車百人會理事長陳清泰認為，正確認識兩條技術路線的關係至關重要：“從中長期來說，這兩條技術路線各有優勢，是互補的關係。在不同的場景各有優劣，不是簡單的替代關係。從已知的全球主要國家和主要汽車公司的戰略佈局來看，2030年之前乘用車電動化的發展主體仍然是儲能電池汽車，到2030年大公司的電動汽車平臺產能將會達到百萬輛，甚至數百萬輛級，而燃料電池汽車則仍為數萬、或者是數

氫燃料電池汽車的中國機會

從能源角度看，中國擁有制氫及基礎設施建設的優勢。例如資料顯示，國內工業副產氫豐富，2018年產量已經達到800萬噸。而每年浪費掉的1000億度可再生能源發的電，可生產200萬噸氫氣。在高壓儲氫上，中國製成了全球容積最大的儲氫罐。

在氫燃料電池汽車的產業基礎方面，同濟大學燃料電池汽車技術研究所所長章桐表示，目前國內已經建立了具有自主知識產權的氫燃料電池汽車動力總成技術平臺，形成了燃料電池發動機、動力電池、DC/DC變速器、驅動電機、儲氫與供氫系統等關鍵零部件配套研發體系，同時也具備了百輛級燃料電池整車生產能力，並實現了大規模示範運營。“純電動與混動汽車的發展為燃料電池汽車解決了蓄電池、電機、電控等關鍵技術、部件的成本、可靠性等重要問題，奠定了電氣化的產業基礎。”章桐特別提到，（二者）電氣架構一樣，公用平臺化優勢突顯，並不對立，不存在誰要代替誰的問題。從產業戰略角度上，可以保障中國汽車產業轉型、以純電驅動為主的可持續發展、避免走回頭路的風險。

章桐認為，無論從國家政策、產業鏈、整車企業的積極性、還是當前能源架構調整、氫氣來源的多元化等條件看，氫燃料電池汽車非常適合在中國發展。特別是政策紅利，國家在這方面的政策上的戰略定力非常好，從中央政府到地方政府都有相關的支持政策。

三大發展瓶頸待解

“這兩者（純電動汽車與氫燃料電池汽車）從技術成熟度、產業化發展和基礎設施來看，處在不同階段，呈梯級發展態勢，儲能電池電動汽車的產業鏈已趨於成熟，基礎設施基本形成，生產成本開始接近市場可接受的程度，總體上進入了大規模產業化發展的階段。”陳清泰指出，相比之下，燃料電池汽車正開始進入示範生產和應用階段，產業鏈薄弱環節生產成本比較高，基礎設施也在建設，距離大規模產業化發展還有一段距離。

目前，氫燃料電池汽車產業要實現進一步發展，業內普遍認為，主要還有三大發展瓶頸。

一是在能源供給方面，加氫站數量嚴重不足，與能源相關的環節也存在一系列問題。相比純電動汽車遇到的充電樁（站）不足的問題，氫燃料電池汽車的能源供應和加氫站建設要複雜得多。

據瞭解，氫能源的利用從氫的製備開始，包括儲存、運輸，到最後分配、使用等一系列環節，整個產業鏈需要氫能源在各個領域都有相應的支撐，但目前一些環節尚有不少難題待解。中國工程院院士楊裕生曾不止一次公開質疑，比如在制氫環節，通過氯鹼工藝產生的副產氫雖可以用，但是裡面有少量的氯氣、氧氣，純化到0.2個PPM的代價非常高，耗能過多。而且，氫的安全運輸、分佈、儲存都有技術問題。

二是從車輛產業角度看，國內氫燃料電池汽車的成本、壽命、可靠性與耐久性等產品的重要指標尚未達到大規模產業化和商業化應用的程度。武漢理工大學首席教授潘牧表示，從性能角度講，燃料電池有三座大山，性能、壽命、成本。目前燃料電池與純電動相比雖然在一些應用場景中成本很高，但最大的問題是壽命。

楊裕生也指出，燃料電池的壽命在實驗室可以做到一萬甚至兩萬小時，真正上路卻實現不了。“因為價格高、製作複雜，造成燃料電池耗能遠比內燃機高。還有鉑資源，不用鉑金的催化劑是世界難題，現在正在攻克，這些問題都要經過長期的研究才能解決。”

關於成本，據新源動力股份有限公司工程應用事業部運營總監李漢斌透露，2018年，燃料電池的成本相比2008年已經下降了80%，但是目前這個下降的水平還遠遠不夠。根據測算，到十萬輛級別時成本可能做到每千瓦600-700元，但是這個目標離美國DOE水平（在系統層面做到每千瓦200-300元），還有很長的路要走。

一系列問題都需要通過關鍵技術、核心零部件和重要材料取得突破才有望解決。“關鍵材料、核心部件、系統和整車我們都有。”章桐指出，但是這裡面存在一個巨大的問題，目前所有的關鍵材料和零部件，特別是從產業鏈的上游來說，我們不缺實驗室技術，我們缺的是批量化的生產技術。

甚至有其他專家指出，目前行業中一些位居世界前列的研究只能在實驗室相對理想的環境下實現，其可靠性以及可操作性在產業化生產中未必能夠完全實現。中國與國際最先進水平的差距，在20-30年之間。而另一個令行業內外人士擔心的問題是，一些材料和核心零部件還嚴重依賴進口。李漢斌表示，我們現在電堆的關鍵原材料，能夠達到長壽命、高可靠的使用要求的基本依賴進口，比如膜、催化劑、炭質等，目前也在同步進行國產化工作。

三是在頂層設計上，雖然目前國內從中央到部分地方省市陸續頒佈了針對氫能源產業包括氫燃料電池汽車的一系列支持政策和發展規劃，但仍有一些重要環節需要從頂層設計角度加以引導甚至實現突破。相比氫能源的整個產業鏈，氫燃料電池汽車只是能源利用的一個出口、終端。

目前，與燃料電池汽車整個產業相配套的法律法規，從上游制氫、儲氫、運氫、加氫，包括加氫站的建設審批流程、標準規範、驗收等，國內雖有卻還不夠完善。例如一直以來國內將氫氣作為易燃易爆品管理，相關企業需投入更多硬件設施，並在運作中遵守更嚴苛的標準，硬件和運營成本也相應增加。1公斤副產氫出廠價僅十幾元，到用戶手上價格已翻了數番達到70元左右，還有關於液氫的使用範圍和相關規定，氫瓶的年檢等，許多基礎條件尚不完備。

注：本文首發於《汽車縱橫》雜誌10月刊，敬請持續關注！

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