目前，我國能源對外依存度高、結構有待優(yōu)化、碳排放量大等問(wèn)題不斷顯現。與此同時(shí)，氫元素廣泛存在于自然界，轉化過(guò)程只產(chǎn)生水和能量，對環(huán)境沒(méi)有污染。因優(yōu)勢明顯，氫能已成為國內新能源領(lǐng)域一股不可小覷的力量，而燃料電池商用車(chē)市場(chǎng)將是其重要突破口。
氫能優(yōu)勢明顯前景廣闊
人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展離不開(kāi)能源，最開(kāi)始使用的木柴和煤炭等，其化學(xué)元素幾乎都是碳，燃燒后會(huì )產(chǎn)生二氧化碳，造成全球溫度升高進(jìn)而影響人類(lèi)生存。后來(lái)，人們逐步轉變到使用石油和天然氣，這個(gè)時(shí)候碳的比例在減小，氫的比例在增加，最終將演變成沒(méi)有碳的氫能源。
國家發(fā)展改革委和國家能源局曾聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃（2021-2035年）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規劃》），明確了氫能是未來(lái)國家能源體系的重要組成部分，是用能終端實(shí)現綠色低碳轉型的重要載體，也是戰略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。氫能作為高效低碳的能源載體，綠色清潔的工業(yè)原料，在交通、工業(yè)、建筑、電力等多領(lǐng)域擁有豐富的落地場(chǎng)景，未來(lái)有望獲得快速發(fā)展。
近年來(lái)，制氫技術(shù)的快速發(fā)展，為我國氫能源的發(fā)展提供了條件；中西部豐富的太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源，則為氫能源的獲取提供了充實(shí)基礎，這一切都為燃料電池的發(fā)展提供了保障。
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員侯明表示，燃料電池的應用非常廣泛，主要是交通運輸和能源領(lǐng)域。交通運輸上，可以把它看作一個(gè)發(fā)電裝置，不管是在乘用車(chē)、商用車(chē)還是船舶、飛行器上都可以得到廣泛應用。在能源領(lǐng)域，燃料電池的應用范圍也很廣泛，包括分布式電站、備用電源等。而且燃料電池除了發(fā)電之外，還會(huì )產(chǎn)生一定熱量，可以用于熱電聯(lián)供。
《規劃》還顯示，計劃到2025年我國燃料電池車(chē)輛保有量達到5萬(wàn)輛。據此計算，未來(lái)幾年我國燃料電池汽車(chē)保有量的年均增長(cháng)率將超過(guò)50%。燃料電池汽車(chē)主要包括燃料電池系統、車(chē)載儲氫系統、整車(chē)控制系統等。其中，燃料電池系統是核心，成本有望隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步和規模擴大而大幅下降。
零碳是燃料電池最大優(yōu)勢
付宇帶領(lǐng)的團隊曾多次參與國家重點(diǎn)項目，還作為核心成員主導過(guò)第一代和第二代國產(chǎn)電堆的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。他說(shuō)：“與電動(dòng)汽車(chē)相比，燃料電池汽車(chē)在使用過(guò)程中只消耗氫氣和氧氣，通過(guò)電化學(xué)反應高效率發(fā)電，最后排出的是水，因此‘全過(guò)程零碳是其最大優(yōu)勢’，此外，燃料電池更適合長(cháng)途重載運輸，耐低溫，可實(shí)現零下40℃低溫啟動(dòng)，滿(mǎn)足低溫運行要求?！?/p>
據悉，付宇所在的驥翀氫能目前正在批量生產(chǎn)多個(gè)型號燃料電池汽車(chē)的電池產(chǎn)品，其中包括重卡、渣土車(chē)、水泥攪拌車(chē)、市政環(huán)衛車(chē)輛、城市客車(chē)以及輕卡等，乘用車(chē)的燃料電池產(chǎn)品也在入市過(guò)程中。經(jīng)過(guò)幾年發(fā)展，團隊已經(jīng)成功打通了從研發(fā)到制造和應用的“關(guān)卡”，一步步靠近實(shí)現“全產(chǎn)業(yè)鏈條”的終極目標。
“首先要具備氫源及加氫基礎設施，其次要有具體的應用場(chǎng)景和真實(shí)需求，最后還需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游配套，同時(shí)要考慮地方政府對行業(yè)的認知和支持?！备队钫f(shuō)。正是根據這些因素綜合考慮，驥翀氫能確定了在上海、北京、江蘇、河南、廣東等多個(gè)省市的布局。
侯明表示，燃料電池原理看似非常簡(jiǎn)單，即氫和氧生成水，放出電和熱。但還有很多地方，尤其在一些材料和制造技術(shù)上與國外還有差距，其中被比喻為燃料電池“心臟”部件的電堆，更是需要多學(xué)科交叉、多要素耦合，有待解決的問(wèn)題還比較多，因此能做和做好之間存在一定距離。
付宇表示，技術(shù)參數的突破僅是一個(gè)方面，燃料電池的開(kāi)發(fā)必須保證使用過(guò)程中的壽命與可靠性，才能順利實(shí)現在汽車(chē)上應用。此外，還需要不斷突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸和降低成本，并通過(guò)示范應用形成比較成熟的商業(yè)模式，這才是產(chǎn)業(yè)布局背后的邏輯。據悉，驥翀氫能曾在2020年率先在全行業(yè)開(kāi)發(fā)出單體電堆功率達143kW的產(chǎn)品，打破了國內外紀錄。目前，經(jīng)過(guò)不斷升級迭代，該款產(chǎn)品的單電堆功率已達到216kW，并已實(shí)現了批量生產(chǎn)。
好產(chǎn)品要在系統中進(jìn)行開(kāi)發(fā)
據中國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )數據，作為氫能最重要的應用領(lǐng)域，燃料電池汽車(chē)目前的產(chǎn)銷(xiāo)情況整體有所放緩。業(yè)界認為，伴隨補貼的逐步減少，行業(yè)馬太效應更加明顯，將進(jìn)一步加劇燃料電池領(lǐng)域的競爭。燃料電池的行業(yè)爆發(fā)拐點(diǎn)將至，關(guān)鍵點(diǎn)在于誰(shuí)能在補貼退出之后成功實(shí)現性能和價(jià)格兩方面的持續領(lǐng)先。
付宇表示，目前驥翀氫能新一代產(chǎn)品的設計驗證與零部件開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)完成，預計單體電堆功率將超過(guò)260kW并可在后續進(jìn)一步升級，單堆及功率密度較以往提升20%至30%。此外，第三代產(chǎn)品將在技術(shù)上實(shí)現突破性進(jìn)展，能更好地滿(mǎn)足中重卡車(chē)及軌道交通的使用需求。
“單個(gè)產(chǎn)品離不開(kāi)成體系的開(kāi)發(fā)?！备队钫f(shuō)：“燃料電池的發(fā)展已經(jīng)從純燃料電池企業(yè)到以車(chē)企為牽引的過(guò)渡階段，這個(gè)過(guò)程中最大的進(jìn)步將是以汽車(chē)零部件的視角，以產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程來(lái)開(kāi)發(fā)燃料電池，將其作為車(chē)用發(fā)動(dòng)機?！?/p>
侯明認為，燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展并非一蹴而就，盡管已走上產(chǎn)業(yè)化道路，但燃料電池產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期長(cháng)，樣品出來(lái)后還要做充分的測試驗證，不存在快速集成后就能產(chǎn)業(yè)化推廣的情況，一代產(chǎn)品至少需要多年才能成熟，產(chǎn)業(yè)發(fā)展要循序漸進(jìn)。
有數據顯示，全國燃料電池市場(chǎng)的規模到2030年有望突破千億元。付宇稱(chēng)，燃料電池更大的一個(gè)應用領(lǐng)域是能源領(lǐng)域，目前團隊已完成可用于5G基站等場(chǎng)景的5kW級備用電源和100kW級數據中心備用電源的開(kāi)發(fā)，MW級分布式燃料電池電站的概念設計工作也已完成。未來(lái)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新、推廣應用、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展和智能化應用等多種手段，燃料電池技術(shù)的前景將更為廣闊。（記者 趙逸赫）
