我国氢燃料电池产业发展水平离日本到底有多远

近日,日本在燃料电池汽车的推广上又取得了里程碑意义的进展——东京安装的全球第一座高压水电解型制氢站开始了验证实验阶段。
  据介绍,这座高压水电解型制氢站名叫70MPa高压水电解型制氢站(能够制造出压力达到70MPa的氢)。该制氢站仅需使用水和太阳能电池板产生的电能,就能制造出氢,将制造氢的能耗降到了最低,并且很高的压力能够让燃料电池车每次加注更多的燃料。
  此前,在降低成本和突破续航里程的限制之后,加氢站数量的稀少,成为阻碍日本燃料电池车普及的主要原因。日本与燃料电池产业相关的汽车公司、电器公司和石油化工公司以及政府相关部门一直在推动加氢站的建设。如今,种种迹象表明,燃料电池已成为获得政府和主流公司认可的未来能源项目。加氢站的数量也在逐渐增加,整个燃料电池汽车的链条离打通已经为时不远。
  由于现阶段我国以火力发电为主,锂电池动力电池汽车的电力来源有可能造成污染,锂电池得不到安全可靠的后期处理,也可能对环境造成重大污染,燃料电池汽车被认为比锂电池动力汽车更清洁环保,被人们所看好。
  我国政府对燃料电池产业的发展亦十分重视,出台了种种政策予以扶持。但是,相比日本燃料电池产业突飞猛进的发展,我国燃料电池产业的发展水平显得较为滞后。那么,我国的燃料电池产业发展水平离日本到底有多远呢?
  日本燃料电池产业突飞猛进
  2015年底,广东省首辆氢燃料电动车在佛山云浮生态环保产业国际合作区亮相。这台燃料电池汽车车长10 .96米,载客78人,续航里程≥300公里,看起来很美。但是,这辆代表业内领先水平的燃料电池汽车,其搭载的动力系统HD-7质子交换膜氢燃料电池却不是国内的产品,而是来自加拿大的氢燃料电池研发和供应商。
  相比而言,日本近年来以丰田为代表的汽车公司在燃料电池技术和应用上取得的进步让人歆羨。
  据媒体报道,经过十多年的苦心钻研,在众多质疑声中,丰田实现了“在2015年左右上市一款造价控制在5万美元左右的燃料电池汽车”的目标。2014年年底,丰田燃料电池汽车Mirai在日本上市。
  Mirai的燃料电池由370片薄片燃料电池组成,丰田将制作工艺及其复杂的电解质薄膜做得更薄,导电性能提升,使整个电池的发电率提升到了3.1千瓦/升。Mirai的各方面性能显著提升,650公里的续航里程、3分钟的加氢时间、10秒的0-100km/h加速时间让Mirai完全可以媲美传统内燃机汽车。
  在成本方面,售价为723.6万日元(折合人民币约37万元),相对上一代产品成本降低95%。相比十年前燃料电池汽车大约100万美元的成本,丰田取得了飞跃性的进展。丰田Mirai的到来,让人们再次看到了燃料电池汽车的未来,也凸显了日本在燃料电池产业方面的领先水平。
  目前,加氢站的建设问题成为日本普及燃料电池汽车的主要障碍。2011年,日本遭遇大地震,福岛第一核电站发生核泄漏等事故后,日本一部分同核能沾边的项目和组织都经历了重新审核,这也是加氢站难以获批的主要原因。随着业内人士的推动,这个问题也在逐步得到解决,第一座高压水电解型制氢站开始验证实验已经证明了这一点。
  我国在成本和续航里程上苦苦挣扎 技术和成本突破艰难
  1994年,自从奔驰生产了第一台燃料电池汽车necar1之后,全球即开启了燃料电池汽车研发的热潮。
  燃料电池汽车使用的电池,以氢为燃料,通过和氧的氧化还原反应,把化学能转变为电能。这是一次昂贵的化学反应,因为它使用的催化剂是铂,使用铂的产品,最常见到的是白金。而如果想要为汽车用的燃料电池提供100千瓦的电力,至少需要100克铂。花费不菲的还有燃料电池中的电解质膜。
  十多年前,一台燃料电池汽车的造价高达人民币650万元左右。相当于一辆兰博基尼的价格。很难有人能接受一台造价如此之高的燃料电池汽车,一直以来,让燃料电池研究者头痛的问题就是成本。
  日本丰田以Mirai为标志,显然已经基本解决成本问题。但是我们国内的燃料电池还在成本降低的问题上苦苦挣扎。
  我国政府一直重视车用燃料电池技术的研究和开发,经过国家科技部“九五”攻关、973计划、“十五”863计划重大专项的经费支持,国内形成了燃料电池的研究热潮,有近百家单位,包括大学、研究所、公司在从事燃料电池技术的研究与开发。
  目前,我国在燃料电池关键材料、关键技术的创新方面取得了许多突破,如陆续开发出百瓦级-30kW级氢氧燃料电极,60kW、75kW等多种规格的质子交换膜燃料电池组等。
  但是据业内人士介绍,与国外相比,国内车企在燃料电池系统的可靠性、耐久性方面仍有较大差距;据了解,国内燃料电池系统的低温启动问题目前还没有解决,环境适应性差;而且国内车企的供氢系统核心零部件依赖进口,70MPa供氢系统国内没有法规支持,而国外已经广泛采用;此外,国内燃料电池系统零部件缺失,如氢气循环泵、空气压缩机、大功率直流电源变换器等零部件没有成熟可靠的零部件供应商,而日本丰田已经具备完整的零部件供应链体系。
  另外,我国燃料电池车的续航能力不足。为了使燃料电池车和普通内燃机汽车一样在实际使用中达到500公里以上的续航里程(加一次燃料可以持续行驶的里程),必须大幅提高燃料箱的贮氢能力。业界曾尝试将储氢罐的压力由35MPa提高至70MPa,以及在高压罐内部使用贮氢合金的方法,但这样却无法避免燃料箱体积和重量增大的问题。燃料电池组在低温下的起动性,以及在高温环境下如何确保输出功率的问题等等都是目前仍然存在的技术瓶颈。
  同济大学教授、上海氢能利用工程技术研究中心副主任张存满表示,从2016年开始,全球氢燃料电池汽车正式进入普及阶段,并预计在十年内将实现商业化,但是,中国氢燃料汽车技术落后国外5~10年。
  “差距保持在5年左右我们还有机会追赶,若超过10年,我们追赶起来就会非常吃力了”。张存满认为,“未来国内外氢燃料汽车发展的差距缩小可能性不大,令人担心的还是差距拉大,主要还是看国内自主品牌是否能持续投入发力。”