氫燃料汽車的現(xiàn)在與未來

●圍剿燃料電池系統(tǒng)的瓶頸

燃料電池作為FCEV的動力是其核心組成部分，某種程度說燃料電池的創(chuàng)新水平，將決定著FCEV的產(chǎn)業(yè)化歷程。

有人以為燃料電池以“燃”字當(dāng)頭，是否由于燃燒資源而獲取能量的，其實不是，燃料電池是依賴其裝置中的氫氣和吸取空氣中的氧氣，通過化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。

當(dāng)代，燃料電池按照其電解質(zhì)，工作溫度和不同用途，劃分為五種類別產(chǎn)品。即堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、和質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)，在FCEV上幾乎全部應(yīng)用質(zhì)子交換膜燃料電池。這是因為：它的熱質(zhì)量效率高，在理論上達83%，實際上已接近70%，它的電堆層面均是固體結(jié)構(gòu)，在車載各種條件下，和整車相應(yīng)結(jié)構(gòu)變形時，不受振動因素影響;它相對于其他燃料電池的工作溫度是最低的，處于40-80℃之間，對車輛的環(huán)境適應(yīng)性好;多少年來的創(chuàng)新努力，其關(guān)鍵的材料和零部件質(zhì)量與水平已取得突破性進展，應(yīng)用條件趨于成熟，成本大大下降，很有利于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

對PEMFC來說當(dāng)前最為突出的核心技術(shù)。如碳載體的催化劑是構(gòu)成燃料電池應(yīng)用的離子導(dǎo)電性，電池密度強度，電化學(xué)的效率和穩(wěn)定性，以及電堆壽命有著很大關(guān)系，而催化劑上多用貴金屬，如鉑、釕，開始時，這已是四、五十年前時候，鉑用量是5mg/cm2，到上世紀(jì)90年代降到0.5mg/cm2，當(dāng)前更進一步的降到0.2mg/cm2，日本業(yè)界稱他們的PEMFC鉑用量可降至0.1mg/cm2，這已和內(nèi)燃機排放三元催化器鉑用量相等同，近來美國業(yè)界稱擬研發(fā)不用貴金屬，用一種石墨烯或二硫化鉬材料替代，成本可大量下降，對產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用很必要;如質(zhì)子交換膜，在電化學(xué)的應(yīng)用上和催化劑性質(zhì)有很多相同之處，同樣構(gòu)成關(guān)鍵因素，它和其他燃料電池的電源隔膜很大不同，它不只是一種隔膜材料，更是電解質(zhì)和電極活性物質(zhì)的基底，通常的電池隔膜是屬于多孔的，而質(zhì)子交換膜是一種可選擇性透過膜，幾乎為國際上膜企業(yè)所壟斷。近日開展的汽車論壇上，專家認為我國對質(zhì)子交換膜燃料電池有了很大進步，但關(guān)鍵材料和零部件的國產(chǎn)化率還低，現(xiàn)在在50%左右，力爭2020年達到70%，我們在一些關(guān)鍵的材料和零部件上還處于“新手”狀況，急需提升。

當(dāng)前我們的FCEV已經(jīng)歷了不短時段堅苦努力，在科技上有了很大進步，但在產(chǎn)業(yè)總體上仍處于萌芽狀況，專家認為不要再犯慢步走毛病，跟隨著、分散化、同質(zhì)化老毛病，則有可能會陷入“中等收入陷阱”中，這樣可能對FCEV發(fā)展很不利。為此我們要認真學(xué)習(xí)習(xí)總書記關(guān)于科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的重要論述。習(xí)總書記說“我們必須認識到，從發(fā)展主導(dǎo)國家命運的決定 性因素是社會生產(chǎn)力，和勞動生產(chǎn)率，只有不斷的進行科技創(chuàng)新，不斷的解放社會生產(chǎn)力，不斷的提高勞動生產(chǎn)率，才能實現(xiàn)經(jīng)濟社會持續(xù)健康的發(fā)展，避免陷入“中等收入陷阱”。這很深切的告訴我們，創(chuàng)新科技目的是要加快轉(zhuǎn)化為社會生產(chǎn)力。為了加速發(fā)展我們的FCEV事業(yè)，必須緊緊抓住科技創(chuàng)新的“牛鼻子”，從氫能和燃料電池的核心帶，從FCEV整體的產(chǎn)業(yè)鏈特色和國情出發(fā)，大力加強科技創(chuàng)新驅(qū)動力，大力加強對材料和核心零部件的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用，使之盡快盡好的把科技轉(zhuǎn)化為社會生產(chǎn)力和社會勞動生產(chǎn)率上，這也可以說是實行FCEV發(fā)展供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的一個關(guān)鍵點。

這樣，我們設(shè)想是參照電動車“三縱、三橫技術(shù)路線”，進一步實施“三縱、三橫、三平臺的FCEV產(chǎn)業(yè)化路線”上。更多的從商業(yè)模型，也可能說是系統(tǒng)工程模型上，思考FCEV的戰(zhàn)略、策略，從整體上有效控制和實施FCEV產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的路線圖。

這里“三縱”是指：純氫能燃料電池汽車，甲醇燃料電池汽車和氫電混合燃料電池汽車，這是當(dāng)前構(gòu)成FCEV的基本結(jié)構(gòu)車型;“三橫”是指：質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)，電控

這里“三縱”是指：純氫能燃料電池汽車，甲醇燃料電池汽車和氫電混合燃料電池汽車，這是當(dāng)前構(gòu)成FCEV的基本結(jié)構(gòu)車型;“三橫”是指：質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)，電控及安全控制系統(tǒng)和關(guān)鍵材料和零部件系統(tǒng)，這是構(gòu)成FCEV核心技術(shù)運作方向和基礎(chǔ)研發(fā)和應(yīng)用的要害;“三平臺”是指：國家政策引導(dǎo)和支持平臺、新型FCEV整體設(shè)計和智能化融合發(fā)展平臺和社會基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)平臺。在FCEV初期平臺，作用至關(guān)重要，是FCEV走向規(guī)范化發(fā)展內(nèi)涵的重大要素，這樣“三縱、三橫、三平臺”構(gòu)成了新型FCEV產(chǎn)業(yè)化系統(tǒng)工程架構(gòu)，具有綜合、生態(tài)、包容、開放、融合、可控、集成、動態(tài)、重組、突變的能力，對建立FCEV的實體經(jīng)濟實力，建設(shè)自主品牌力，提高國際競爭力具有現(xiàn)實的可操作指導(dǎo)意義。

●氫能經(jīng)濟社會的曙光

在上世紀(jì)70年代初，世界上發(fā)生了第一次石油危機，在美國許多汽車因缺石油停駛了，電廠停電了，對人們生活和社會影響很大，于是美國通用汽車公司提出 “氫經(jīng)濟”概念，設(shè)想汽車能不能不用石油，而用氫能。在近半個世紀(jì)來氫能得到了巨大發(fā)展，即使當(dāng)前對氫能應(yīng)用還有許多重大困難，但氫能運行的科技和生產(chǎn)力都得到全世界，包括聯(lián)合國的認可，這成為新興能源歸宿的規(guī)律。在新世紀(jì)，人們不僅是對石油資源很感緊張，即使發(fā)現(xiàn)頁巖氣或是海底可燃冰，但總有用完的日子，更重要的是汽車的石油能源的大量燃燒排放出毒氣，形成對社會上污染，一氧化碳，碳氫化合物，氮氧化物和PM2.5，以及汽車的二氧化碳排放，問題越來越突出，因此，使人們的生活和生產(chǎn)受到越來越重的傷害。舉個例子，一輛汽車每燒3.8升汽油，將向空氣排放42.3公斤二氧化碳，現(xiàn)世界上有12億輛汽車，2030年將達到23億輛汽車，如果不加嚴格治理，促使兩極的雪快速融化，有些海洋小島國家已經(jīng)被淹沒，跑出逃命，再就是多少年份后，海水上漲，包括紐約、東京、倫敦、上海……城市也會被海水淹沒，地球氣候災(zāi)害頻發(fā)，這已成為全世界各個國家的共識。去年在巴黎召開的全球氣候會議，通過了《巴黎氣候協(xié)議》，有170多國家確認，這是繼《京都議定書》之后，第二份具有國際性法律約束的歷史性協(xié)定，中國提出按《共同但有區(qū)別責(zé)任原則》，堅決執(zhí)行協(xié)議精神和組織實施。俗話說：“人無遠慮，必有近憂”，而正是氫為替代石油找出一條出路，很現(xiàn)實的路子，盡管困難相當(dāng)?shù)拇?，?ldquo;氫經(jīng)濟”步代迎難而上，也就順理成章了。