相辅相成 中国燃料电池汽车发展的路径

　　目前，国际上包括丰田、现代、通用、日产、奔驰都开发了相应的燃料电池轿车。其在氢燃料加注方面，加满5千克氢所需时间仅为3分钟。对轿车来讲，1千克氢气就可以跑100公里，所以5千克氢基本上可以满足消费者对燃料电池汽车续航里程的要求。除成本过高外，燃料电池汽车在最高时速、加速性能等方面的性能已经完全可以跟内燃机汽车PK了。

　　根据美国能源部的估计，燃料电池汽车（轿车）将从现在的年产2万台，发展到2020年的20万台，动力成本将从3万6千美元降低至不到3万美元。同时，燃料电池中贵金属催化剂铂（Pt）的用量也在逐步下降，最少的已经达到每100千瓦20克的水平。笔者认为，随着规模化生产和对于贵金属催化剂依赖的减少，燃料电池的整车成本将来还可以大幅降低。

　　在客车方面也是一样。从国际上比较主流的几家客车企业正在研制或已经示范应用的燃料电池客车来看，其应用耐久性已经做到了1万余小时。从全球来看，燃料电池技术已经取得了很大的突破，目前国际上正在进行氢基础设施的布局和建设。

　　对终端用户来讲，一辆燃料电池轿车，按照1公斤/百公里的氢气消耗计算，其百公里的燃料费用大概为20元。按照2020年中国对汽车百公里油耗5升的要求，燃料电池汽车的使用成本只是燃油汽车的一半。（这里讨论未来对氢燃料的税后价格，编者按）

　　从使用的生命周期成本来看，燃料电池汽车跟传统的内燃机以及混合动力汽车基本在一个水平上。对比纯电动汽车，燃料电池汽车在100公里里程应用范围内的使用成本，比纯电动汽车略微贵了一点点，但在400公里里程的应用范围，成本则远远低于纯电动汽车。

　　所以，笔者认为燃料电池汽车和纯电动汽车在不同里程范围内呈现出互补的特点，就像人的左右脚一样，在短续航里程时，纯电动会有优势。而在长续航里程时，燃料电池会有优势。燃料电池和锂电池技术不是相互排斥的，而是相辅相成的关系。

　　回到我们国家的情况。目前，中国已经基本上掌握了燃料电池汽车的零部件和平台技术，但是在规模化、标准化、一致性方面还存在明显不足。例如，像空压机等一些基础的零部件，其耐久性、功率密度、成本方面明显落后于先进国家。

　　这也是现在要努力的地方。我们研究预计，如果政策得当，中国在未来5年，在整个燃料电池汽车，包括客车和轿车，在耐久性和贵金属催化剂的用量等方面，都将取得重大突破。

　　我们预测，2020年前后中国燃料电池客车会进入大量的推广阶段，而对轿车来讲则稍微困难一些。燃料电池轿车现在主要还处于技术攻关阶段，2025年前后才能达到大规模产业化生产阶段。

　　现在有很多整车企业，包括原来不做燃料电池的企业，都对燃料电池汽车产业颇感兴趣。然而，燃料电池汽车产业的门槛很高，以燃料电池发动机为例，首先在电化学材料领域，就需要Pt催化剂、膜、炭纸三个主要材料的研发生产能力。其次还需要具备金属双极板和气体扩散层、串联组堆的研发和产业能力，最后是整个系统的集成。所以，现在我们希望有能力的主机厂来牵头整合外围的这些零部件厂商，进行集中攻关。

　　此外，在整车方面我们需要三大关键技术的支撑，第一是纯电驱动技术，包括纯电动或者混合动力的匹配。第二是整车的结构安全集成技术。第三是车载的氢能源和燃料电池的技术。从材料到单体，再到发动机，最后到整车，我们希望在行业内能形成相应的配合关系，理顺行业发展。

　　对于产业发展车型路径的问题，我们是发展大功率的燃料电池发动机的轿车，还是像英国优先发展30千瓦的燃料电池出租车呢？

　　从整个燃料电池汽车的“电电混合动力系统”的构成特性来讲，目前国际上还没有出现纯燃料电池驱动的汽车，燃料电池只是作为延长里程的使用。发展以燃料电池为辅的能量混合型、功率混合型汽车是目前主要潮流。

　　因此，在中国重点发展纯电动汽车的背景下，利用纯电动汽车的产业优势，在纯电动平台上，加装燃料电池增程器是一个可行的方案。这种方案首先可以在增加续航里程的同时，降低整车成本；其次可以提高车辆的耐久性。我们应该发展增程式和能量混合型的燃料电池汽车，下一步再发展功率混合型的燃料电池汽车。

　　以北汽EV200为例，它现在的电池容量为30千瓦时，纯电动续航里程为200公里，如果加上一台10千瓦时，功率为10—20千瓦的燃料电池增程器，它的续航里程将大大提高，运营成本也将大幅降低，再辅以政府对于燃料电池的补贴，笔者认为这是目前我国燃料电池轿车在2020年之前可以实现批量生产的捷径。

　　对于客车也是一样的道理。据我们分析的结果，以8米长的大客车为例，如果采用插电加燃料电池增程的这种方式，它的成本会小于200万元，批量化生产之后成本还可以更低，加之政府补贴，整车售价可以接近50万元，而且其运行费用也低于柴油车，从而更能赢得用户的欢迎。

　　因此，笔者相信在我国当前的技术条件和政策条件下，中国是可以实现燃料电池汽车的推广。

　　李建秋 清华大学教授清华大学新能源汽车团队负责人