“風光儲氫并舉，共享零碳生活”。2021中國綠色氫能與應用高端論壇于近日成功在長春舉辦，中國一汽集團高級工程師、吉林省汽車工業(yè)協(xié)會副會長田洪福做《氫燃料電池汽車的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢》主題演講，對我國現(xiàn)今氫燃料電池汽車的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及構(gòu)架做出詳細分析。


田洪福 一汽集團高級工程師 吉林省汽車工業(yè)協(xié)會副會長

氫能被視為全球最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉粗弧淠茉雌嚪譃閮煞N，氫內(nèi)燃機汽車和氫燃料電池汽車，目前發(fā)展較快的是氫燃料電池汽車。

田洪福為與會嘉賓展示了氫燃料電池汽車技術(shù)路線圖，他強調(diào)，目前氫燃料電池汽車技術(shù)主要分為四大板塊：燃料電池堆、燃料電池系統(tǒng)、燃料電池汽車、氫基礎(chǔ)設(shè)施，每個板塊的技術(shù)構(gòu)架都在或多或少地影響著氫燃料電池汽車的未來發(fā)展趨勢。

相較于目前的鋰電池汽車而言，氫燃料電池汽車的最大優(yōu)勢在于：續(xù)航里程長（可達到500-1000km）；加氫時間短（同燃油車一樣只需幾分鐘）；轉(zhuǎn)換效率可達60-80%；由于主要驅(qū)動裝置是電機，可充分兼顧靜音性與良好的行駛性能；以可再生能源——氫氣作為燃料，氫氣可通過化石燃料在內(nèi)的多種能源進行制取，來源廣泛，且行駛中的排放物只有水，可謂是新能源的理想化方案。



田洪福表示，由于國內(nèi)發(fā)展時間尚短，導致氫能源汽車目前存在研發(fā)和使用成本較高、基礎(chǔ)設(shè)施不完善、技術(shù)難度大等諸多問題。氫燃料電池汽車的發(fā)展有多重問題亟待解決，眾多“卡脖子”技術(shù)也需要理論支撐。

當前，對FCEV推廣來說主要是建設(shè)加氫站問題。目前國際上已有加氫站主要以水電解制氫為主，少部分采用天然氣水蒸氣重整制氫，也有的是運氫到加氫站。加氫站由于需要配置壓縮機等大型設(shè)備，成本比加油站和充電站更高。未來加氫站的類型將逐漸多樣化、專業(yè)化、標準化，通過與地方政府的統(tǒng)籌規(guī)劃，央企與國企牽頭帶領(lǐng)加氫站多點開花，將形成更加完備的上游產(chǎn)業(yè)配套。

“目前，國外已經(jīng)實現(xiàn)了70MPa Ⅳ型瓶車載儲氫系統(tǒng)在燃料電池乘用車的商業(yè)化應用；我國車載儲氫系統(tǒng)主要以35MPa的III型瓶為主，70MPa車載儲氫系統(tǒng)尚處于示范階段”田洪福說。相比III型瓶，Ⅳ型瓶在輕量化和儲氫密度方面更有優(yōu)勢，另外，車載液氫和深冷高壓技術(shù)已進入研發(fā)階段。

針對質(zhì)子交換膜燃料電池中常用的商用催化劑Pt/C在活性、穩(wěn)定性方面存在的不足，多種途徑探索高活性、高穩(wěn)定性催化劑解決方案，目前可以實際應用的仍然是Pt基合金（Pt-M）催化劑。此外，還研制出了超小PtCu合金催化劑，其質(zhì)量比活性是目前Pt/C的3.8倍，展示了較好的應用前景。

關(guān)于膜電極組件（MEA）的研究進展，田洪福表示，目前研究與開發(fā)的熱點有兩方面，一是繼續(xù)提高膜電極的性能、降低Pt用量；二是開發(fā)膜電極的量產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)能、降低成本。

國產(chǎn)電池電堆性能已經(jīng)達到國際平均水平，而領(lǐng)先企業(yè)已與世界先進水平相當，新一代燃料電池電堆功率可達130kW，功率密度3.8kW/L，耐久性達到10000h。但整體來講，國產(chǎn)電堆在比功率、冷啟動技術(shù)、規(guī)模化生產(chǎn)工藝等方面還存在較大進步空間，成本還需大幅降低。

根據(jù)對燃料電池電堆及關(guān)鍵零部件發(fā)展情況的分析，“未來將會形成三縱三橫的研發(fā)布局，以純電動汽車、插電式混合動力汽車、燃料電池汽車為‘三縱’，以動力電池與管理系統(tǒng)、驅(qū)動電機與電力電子、網(wǎng)聯(lián)化與智能化技術(shù)為‘三橫’”田洪福說。到2030年，新能源汽車形成市場競爭優(yōu)勢，銷量占當年汽車總銷量的40%，有條件自動駕駛智能網(wǎng)聯(lián)汽車銷量占比70%，高度自動駕駛智能網(wǎng)聯(lián)汽車在高速公路廣泛應用，在部分城市道路規(guī)模化應用，汽車新車能耗到達世界先水平。在此基礎(chǔ)上，要實現(xiàn)燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化，勢必還需要突破一些技術(shù)，例如，提高電堆系統(tǒng)的可靠性和耐用性；進一步降低氫瓶的成本；加速轎車燃料電池的開發(fā)等方面。

最后，田洪福強調(diào)，未來商用車燃料電池整車技術(shù)和乘用車燃料電池整車技術(shù)將會得到質(zhì)的發(fā)展，整車成本會逐步下降，各方面技術(shù)指標也將會有極大的提高。