燃料電池產(chǎn)業(yè)化加速 諸多發(fā)展瓶頸有待突破

財政部等五部門日前下發(fā)通知，擬將京滬粵冀豫等地納入燃料電池汽車示范應用城市群。同時，上汽等多家車企巨頭紛紛推出氫燃料電池汽車。風口之下，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)將如何發(fā)展?

氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化加速

燃料電池，是將氫氣和氧氣的化學能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，技術門檻最高。近年來，在政策加持下，國內(nèi)氫燃料電池技術發(fā)展已經(jīng)“超出預期”，氫燃料電池系統(tǒng)部分零部件如催化劑、膜電極、雙極板、密封材料等，已能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)化。

“經(jīng)過多年積累,我國氫能已具備基本完整的產(chǎn)業(yè)鏈，基本掌握主要技術和生產(chǎn)工藝。地方政府積極出臺相關規(guī)劃和支持政策，各類資本、各類企業(yè)爭相投資和布局，氫燃料電池技術在個別地方實現(xiàn)小規(guī)模示范應用。”中國國際經(jīng)濟交流中心信息部副部長、研究員景春梅表示，目前，我國乘用車燃料電池壽命超過5000小時，商用車燃料電池壽命超過1萬小時，基本滿足車輛運行條件;氫燃料電池汽車發(fā)動機功率密度已達到傳統(tǒng)內(nèi)燃機水平;氫燃料電池汽車續(xù)駛里程達到750公里;氫燃料電池低溫啟動溫度達-30℃，車輛整體適用范圍基本達到傳統(tǒng)車水平。

國家電投集團氫能首席專家柴茂榮也表示，我國燃料電池技術取得了巨大突破，“目前，國內(nèi)已有企業(yè)掌握催化劑、質(zhì)子膜、碳紙GDL、膜電極以及電堆組裝的整套生產(chǎn)工藝和量產(chǎn)技術，產(chǎn)品質(zhì)量指標基本和日本持平;攻克了鈦雙極板的材料技術，掌握了加工、沖壓、焊接和表面處理等工藝等。

柴茂榮說，隨著氫燃料電池取得突破，應用終端開始面向大眾商業(yè)化。在國內(nèi)市場，2015年前，我國燃料電池汽車主要是示范樣車為主，數(shù)量很少;2016年以來，燃料電池汽車快速增長，主要以城市大巴為主;2020年起，由于補貼政策的驅(qū)動，將以商用車、重卡等為主。

隨著政策支持和技術突破，國內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化加速。數(shù)據(jù)顯示，截至2020年年底，我國氫燃料電池汽車累計保有量達7000多輛。

諸多發(fā)展瓶頸有待突破

雖然燃料電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展已邁進一大步，但目前還面臨諸多發(fā)展瓶頸，如核心零部件、基礎材料、關鍵設備等方面仍依賴進口。

燃料電池真正的核心是電堆，而電堆的“心臟”是膜電極。據(jù)悉，膜電極是整個燃料電池技術的決定性要素，既影響壽命，又影響性能，更重要的是其占電堆成本的70%左右。

柴茂榮表示，針對不同的用途，對燃料電池的要求是不同的，我國目前只完成了增程式燃料電池電堆及系統(tǒng)的開發(fā)，在固定電源用長壽命堆、直驅(qū)強混交通工具用電堆等電堆開發(fā)方面遠遠落后，亟待攻克80000h以上的超長壽命膜電極材料技術、兆瓦級電堆及系統(tǒng)的開發(fā)。

“此外，當前我國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)還在基礎材料、關鍵設備兩方面存在‘卡脖子’技術。”柴茂榮說，在基礎材料方面，目前大部分催化劑、質(zhì)子膜及碳紙均為進口產(chǎn)品，國內(nèi)產(chǎn)品性能及可靠性方面與國外產(chǎn)品還有較大差距;在關鍵設備方面，燃料電池制造裝備中涂布用的涂布頭、自動化生產(chǎn)線用的多軸機器人等關鍵設備以進口為主。

“國內(nèi)燃料電池在核心技術、關鍵材料和裝備制造等方面，與國際領先水平仍存在明顯差距，燃料電池核心技術和關鍵材料仍掌握在日本等發(fā)達國家手中。”景春梅表示，國產(chǎn)膜電極、雙極板、空壓機、循環(huán)泵等產(chǎn)品性能與國外差距較大，產(chǎn)業(yè)技術標準和檢測認證體系不能滿足市場需要。

攻關核心關鍵技術

國內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)未來該如何發(fā)展?柴茂榮表示：“歸根結底就是要沉得下心來扎扎實實搞技術，搞產(chǎn)品開發(fā)。”

柴茂榮說，需要在國家層面組織技術攻關，突破關鍵技術和核心材料，完全實現(xiàn)國產(chǎn)化;對標國際先進的燃料電池技術，而不是先將國外技術引進來發(fā)展幾輛增程式大巴車，一哄而上尋求國家補貼;燃料電池的核心是材料技術，產(chǎn)業(yè)鏈長，需要進行戰(zhàn)略規(guī)劃，需要分工協(xié)作。

景春梅也認為，政府和企業(yè)的火力點，都應該集中在核心關鍵技術的薄弱環(huán)節(jié)，而不是急于擴大終端市場。“為使燃料電池產(chǎn)業(yè)化擁有足夠的技術支撐，迫切需要加強燃料電池的材料新體系及其電化學機理過程的研究，政府資金應在基礎研究環(huán)節(jié)集中發(fā)力，盡快突破核心技術和關鍵材料瓶頸”。

此外，業(yè)內(nèi)認為，燃料電池和鋰電池并不是完全競爭的態(tài)勢，未來它們之間的集成或者混動會更有前景。柴茂榮表示，真正的燃料電池汽車應該是氫電混動，即大功率電堆配合小容量電池，燃料電池作為主動力，鋰電池作為輔助動力和能量回收。“這樣既解決續(xù)航焦慮等問題，也解決了鋰電池一味追求高能量密度所帶來的安全性問題，以及鋰資源不足等問題”。

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