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官方商城到汽車的百年發(fā)展史，汽車的動(dòng)力源，一直都是廣大學(xué)者的重要研究對(duì)象，從汽油、天然氣、到鋰電池，再到甲醇、氫燃料......驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)的動(dòng)力來源正朝著節(jié)能、高效的方向發(fā)展。但新能源的技術(shù)線路之爭卻從未停止。正當(dāng)眾人以為純電動(dòng)即汽車未來發(fā)展方向時(shí)，氫燃料電池市場卻迎來了大幅升溫。僅2018年，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)投資及規(guī)劃資金，就已超過850億元。面對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存的全新萬億級(jí)別的市場，如何破局，也被各大車企提上了首要議程。
什么是燃料電池?它的優(yōu)勢何在?
實(shí)際上，氫燃料電池就是將氫氣和氧氣的化學(xué)反應(yīng)，直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理就是大家熟知的“電解水”的逆反應(yīng)，通過把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極，并通過產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，生成水，釋放部分熱量并發(fā)電。
首先，燃料電池對(duì)環(huán)境無污染。它是通過電化學(xué)反應(yīng)，而不是采用燃燒(汽、柴油)或儲(chǔ)能(蓄電池)方式來驅(qū)動(dòng)車輛，燃燒會(huì)釋放像COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。如上所述，燃料電池只會(huì)產(chǎn)生水和熱。如果氫是通過可再生能源產(chǎn)生的(光伏電池板、風(fēng)能發(fā)電等)，整個(gè)循環(huán)就是徹底的不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的過程。
其次，燃料電池運(yùn)行過程十分安靜，噪聲大約只有55dB，相當(dāng)于人們正常交談的水平。這使得燃料電池適合于室內(nèi)安裝，或是在室外對(duì)噪聲有限制的地方。
最后，燃料電池的發(fā)電效率可以達(dá)到50%以上，這是由燃料電池的轉(zhuǎn)換性質(zhì)決定的，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，不需要經(jīng)過熱能和機(jī)械能(發(fā)電機(jī))的中間變換。
因此，如果可以把這套系統(tǒng)放到車?yán)锩嫒?，利用氫的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電量，并驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)，共同來推動(dòng)汽車的運(yùn)動(dòng)。那么，氫燃料電池簡直就可以稱為汽車能源的終極解決方案了!
研發(fā)投放階段已完成？哪家車企走在前列？
實(shí)際上，從日韓、北美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀看，一些公司甚至都已經(jīng)完成了燃料電池汽車的基本性能研發(fā)階段，并解決了若干關(guān)鍵技術(shù)問題，其整車性能、可靠性、壽命和環(huán)境適應(yīng)性等各方面均已基本達(dá)到了和傳統(tǒng)汽油車相媲美的水平。
早在1996年，豐田就研發(fā)出了一輛質(zhì)子交換膜燃料電池汽車。作為該領(lǐng)域的先行者，豐田汽車共申請(qǐng)了15867件與燃料電池相關(guān)的專利，并位居首位，如果再加上與豐田淵源深厚的愛信精機(jī)和電裝，豐田體系的公司將48.6%的技術(shù)壟斷在自己的手中。
2014年12月，豐田燃料電池汽車MIRAI在日本上市。并于2018年開始量產(chǎn)，豐田在2008年最初立項(xiàng)開始，預(yù)計(jì)MIRAI售價(jià)人民幣600萬元，直至2014年豐田MIRAL正式推出時(shí)，售價(jià)已經(jīng)降至43.5萬元，而實(shí)際上，除去日本政府的補(bǔ)貼，日本消費(fèi)者只需支付約521萬日元(約合人民幣31.3萬元)。
如此顯著的大幅降本，究其原因，可歸結(jié)為企業(yè)量產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大、混合動(dòng)力系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用、系統(tǒng)簡化等促進(jìn)FCV成本下降，但也能看出豐田在該領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力。
作為美國數(shù)一數(shù)二的汽車公司，通用汽車在1990年即開始研發(fā)燃料電池在汽車方面的應(yīng)用。通用公司在燃料電池汽車技術(shù)的三大核心技術(shù)方面，專利量均在全球排名靠前，其核心專利均布在燃料電池技術(shù)與燃料電池系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，其中涉及熱管理系統(tǒng)、氣體通道、燃料供給、催化劑、膜電極、電解質(zhì)、質(zhì)子交換膜以及動(dòng)力控制。
2018年1月，通用汽車公司宣布，將推出首個(gè)具有自主功能的SURUS軍用無人駕駛?cè)剂想姵剀囕v通用底盤平臺(tái)，配有通用汽車最新的Hydrotec燃料電池自主系統(tǒng)和卡車底盤組件，能夠提供高性能以及零排放的推進(jìn)力。憑借兩款先進(jìn)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和鋰離子電池系統(tǒng)，可以提供645km航程能力。
除此之外，本田、現(xiàn)代等日韓車企，也相繼推出了自己的氫燃料電池汽車產(chǎn)品，與這些一流企業(yè)相比，國內(nèi)企業(yè)不管是財(cái)力還是技術(shù)層面，明顯處于劣勢狀態(tài)。而造成這種劣勢的原因，很大層面上，是國內(nèi)企業(yè)主要發(fā)展中下游技術(shù)，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈不能完整閉合導(dǎo)致的。
國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈難以形成，氫燃料電池的破局點(diǎn)在哪里？
今年3月底，國家多部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》明確指出，過渡期后，不再對(duì)新能源汽車給予購置補(bǔ)貼。然而在最新的補(bǔ)貼政策調(diào)整中，燃料電池汽車的補(bǔ)貼政策卻沒有變化，甚至不少地方出臺(tái)的相關(guān)扶持政策還有所加碼。同時(shí)，氫能源今年首次寫入了政府工作報(bào)告，這些信號(hào)都勢必加快推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。有了政府的大力扶植，為何氫燃料汽車的市場占有率仍舊低下呢？在我看來，氫燃料電池還面臨三個(gè)方面的挑戰(zhàn)。
首先是標(biāo)準(zhǔn)類。目前在儲(chǔ)氫系統(tǒng)這塊70Mpa的氫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)氣體，物流領(lǐng)域應(yīng)用氫氣的標(biāo)準(zhǔn)，還有燃料電池整車的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)都亟待完善。
其次是資源類。燃料電池汽車的利用肯定離不開加氫站的投資跟運(yùn)營。目前加氫站無論是在審批還是用地上都有極大壓力，還有很多需要明確和優(yōu)化的地方。
另外是自主開發(fā)的零部件，需要 在2025年把成本下降80%，最關(guān)鍵的是實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)關(guān)鍵零部件的自主開發(fā)和國產(chǎn)化。
最后是政策導(dǎo)向的市場壓力，現(xiàn)在氫燃料電池產(chǎn)業(yè)是一個(gè)補(bǔ)貼驅(qū)動(dòng)的市場，在沒有補(bǔ)貼或者補(bǔ)貼退坡以后，企業(yè)將面臨很大的壓力。
此外，由于氫燃料不能直接從自然界獲取，需要人工制造。常用的制氫方法有化石燃料催化制氫、工業(yè)副產(chǎn)物制氫、生物制氫及太陽能制氫等，但效果都不理想，設(shè)備復(fù)雜，投資大。當(dāng)然，氫氣能通過電解水獲得，但能耗高。工業(yè)制氫尚無最佳方案，仍然有待研發(fā)。盡管我國目前石油、鋼鐵等產(chǎn)業(yè)規(guī)模很大，但這些產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)氫在產(chǎn)業(yè)里所占比例非常小，在氫能社會(huì)中，這些產(chǎn)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?！敝茪?、運(yùn)氫、儲(chǔ)氫、加氫整個(gè)過程，都需要時(shí)間來構(gòu)建完整的產(chǎn)業(yè)鏈?！?/p>
盡管國內(nèi)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)正在逐步成熟，但與發(fā)達(dá)國家相比，我們國家的燃料電池核心材料、部件水平、整體壽命還有一定的差距。低成本燃料電池發(fā)展主要受制于低鉑、超低鉑的催化劑和膜電極，就是第二代、第三代的催化劑、膜電極，基礎(chǔ)問題和科學(xué)問題都需要解決。
因此，想要在氫燃料電池領(lǐng)域找到一個(gè)完美的破局點(diǎn)，企業(yè)需要投入大規(guī)模的人力和財(cái)力，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，并通過各方資本，以及引進(jìn)高新技術(shù)，來全面完善自身的“硬實(shí)力”。而不是利用當(dāng)下氫燃料的高熱度，資本市場的高度看好和政府的大力扶持補(bǔ)貼，想掙點(diǎn)“快錢”，要杜絕補(bǔ)貼落后產(chǎn)能，從重打擊騙補(bǔ)行為，引導(dǎo)社會(huì)資本積極合理地進(jìn)入包括燃料電池在內(nèi)的新能源領(lǐng)域，這樣才能培育出我們自己的燃料電池車企與產(chǎn)業(yè)。
