中國儲能網訊：剛剛步入2020年，燃料電池汽車就釋放出諸多積極的信號。
1月5日，國內首批（10輛）氫燃料電池通勤客車在武漢開發(fā)區(qū)正式交付；1月14日，247臺新能源汽車在云南五龍汽車有限公司下線；1月20日，山東濰坊100臺氫燃料公交車采購中標，計劃于年內正式上線運營……
燃料電池汽車以其高效率和零排放等優(yōu)勢，備受國內外追捧。中國電動汽車百人會副秘書長王賀武就曾預測，2025年我國氫能燃料電池汽車有望實現(xiàn)5萬~10萬輛的規(guī)模；2030年我國將實現(xiàn)百萬輛級別的氫能燃料電池汽車在路上行駛；2050年氫能燃料電池汽車能夠和純電動汽車共同實現(xiàn)汽車的零排放，即移動端的零排放。
站在“風口”上的燃料電池汽車，熱度攀升的背后還需怎樣的冷思考？“十四五”又該如何實現(xiàn)更大的跨越？《中國科學報》就此采訪了中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員衣寶廉。
氫燃料電池是理想的選擇
《中國科學報》：相比純電動汽車，燃料電池汽車有何優(yōu)勢？
衣寶廉：以氫燃料電池為動力的燃料電池車與鋰離子電池車相比，具有續(xù)駛里程長、安全等優(yōu)勢。氫燃料電池比能量高達0.5~1.0Wh/Kg，且燃料氫和電堆是分開的，因此即使電池的膜破損，只要將氫切斷，就不會產生燃燒和爆炸。此外，氫燃料加注方式與燃油車加油類似——加注時間短，特別適用于重載、長途運輸車、大客車和各種商用車。若采用可再生能源制氫，還可做到零排放。
《中國科學報》：《中國氫能源及燃料電池產業(yè)發(fā)展研究報告》指出，未來氫在我國終端能源體系占比至少將達10%，您如何看待氫燃料電池汽車未來發(fā)展前景？
衣寶廉：人類生活、生產所用的化石燃料，從煤、石油到天然氣，是一個逐步減碳的過程。而氫是零碳燃料，用氫代替化石燃料是理想的選擇。但氫需要用其它能源制取，用可再生能源，如水能、風能、太陽能等制氫是最佳選擇。近年來，由于實行二氧化碳減排，控制本世紀溫升在2℃以內，可再生能源的高速發(fā)展與燃料電池和燃料電池車技術的進步，將大力促進氫能的發(fā)展。
《中國科學報》：“氫能源”雖然是備受期待的一種新能源汽車方案，但目前我國在制氫、儲氫、運氫等環(huán)節(jié)并不完善，對此您認為該如何解決？
衣寶廉：氫氣的密度最低，所以它的體積比能量最小，導致氫的儲運是發(fā)展氫能的最大難題。國內應發(fā)展和示范液氫和管道運輸氫，同時研究用有機化合物加脫氫的辦法（如甲基環(huán)己烷脫氫和甲苯加氫）儲運氫，利用石油運輸?shù)脑O備與經驗。
要想盡快發(fā)展氫能和提高氫能能源占比，最有效的辦法是大力發(fā)展西南水電、西北風電，將不上電網的電力直接用于電解水制氫，再將氫送入管網，與天然氣混合送給用戶。目前，國際上天然氣管網可混入5%~20%的氫氣，減少了天然氣的進口。此外，建立海上風電，直接電解海水制氫，并輸送至天然氣管網，也是一個重要方向。
氫的爆炸限很寬，起爆能量很低，因此也是一種易燃、易爆氣體。但氫與天然氣和石油相比，極宜檢測，因此要研發(fā)穩(wěn)定、可靠、廉價的氫傳感器，確保用氫安全。
“十三五”仍存成本壓力
《中國科學報》：“十三五”期間，燃料電池汽車都取得了哪些關鍵突破？
衣寶廉：經過北京奧運會23輛燃料電池車、上海世博會196輛燃料電池車等示范運行，已經證明燃料電池車技術可行?！笆濉逼陂g，加氫站建設被寫入2019年政府工作報告，極大鼓勵了燃料電池車的研發(fā)和示范。
第一，2018年由國家能源集團牽頭成立了中國氫能聯(lián)盟，為我國氫能與燃料電池的發(fā)展堅定了信心，并給予了技術和資金的支持。
第二，2019年燃料電池車的銷量已達2737輛，我國燃料電池車的保有量已達五千多輛，僅次于美國，占世界第二位。國內示范運行的燃料電池車以大客車和商用車為主，適于發(fā)揮燃料電池車的優(yōu)勢，已引起國際汽車界的重視。
第三，由于大規(guī)模燃料電池車的商業(yè)化示范，創(chuàng)建了車用燃料電池的關鍵材料和部件市場，國內關鍵材料和部件的生產企業(yè)逐漸增加，并開始批量生產雙極板、膜電極三合一（MEA）、電催化劑、質子交換膜、空壓機和高壓儲氫瓶等，進一步降低燃料電池車成本。
第四，加氫站的建設速度加快，由“十三五”初期的十幾座到2019年建成38座、投運46座，關鍵部件如氫氣壓縮機、加氫機等也開始研制和試用，國產化提速。
第五，由于國家、地方政府和企業(yè)的大力支持，并介入燃料電池車的研發(fā)與商業(yè)化示范運行，吸引了國際從事燃料電池車研發(fā)企業(yè)進入中國，促進了國內燃料電池車的商業(yè)化示范運行。
《中國科學報》：開發(fā)燃料電池汽車還存在哪些技術性挑戰(zhàn)？該如何應對？
衣寶廉：由于燃料電池發(fā)動機成本較高，導致燃料電池車價格是燃油車的2~3倍，是鋰離子電池車的2倍左右。此外，氫的制備、輸運費用高也導致其運行成本高，加氫站的建設費用也遠高于充電站和加油站的建設費用。
因此，開發(fā)燃料電池車首先就要降低燃料電池車的成本。為實現(xiàn)這一目標，一是要加快批量生產工藝的研發(fā)；二是企業(yè)家介入建立生產線進行試生產；三是地方政府支持，進行大規(guī)模的燃料電池車商業(yè)化示范。
其次，在確保電堆可靠性與耐久性的前提下，大幅度提高電堆的比功率。降低關鍵部件如空壓機、DC/DC、氫氣循還泵、閥件等成本，實現(xiàn)批量生產。
降低氫氣成本的關鍵是選擇副產氫豐富或可再生能源豐富的地區(qū)進行燃料電池車示范，大力發(fā)展離網的風電、水電和太陽能發(fā)電，直接電解水制氫，降低制氫和運輸成本。而降低加氫站建設成本，就需要實現(xiàn)氫氣壓縮機和儲氫瓶的國產化。
“十四五”需強化應用基礎研究
《中國科學報》：對于下一個五年規(guī)劃，燃料電池汽車在技術研發(fā)上應該如何部署？
衣寶廉：要加強燃料電池關鍵材料與部件的基礎研究。在電催化劑、交換膜、流場和膜電極三合一結構與制備方面能有創(chuàng)新性的發(fā)明，為制備高比功率電堆提供指導和技術基礎。
要加強應用基礎研究。開發(fā)和改進燃料電池關鍵材料與部件的批量生產工藝，提高產品的質量和降低成本，用于組裝高比功率電堆和電池系統(tǒng)。
要研發(fā)世界一流的高比功率電堆和電池系統(tǒng)，電堆體積比功率達到5Kw/L，壽命達到2萬~3萬小時。另外，還要提高客車與商用車性價比，研發(fā)燃料電池乘用車，性能接近或達到國際一流水平。
《中國科學報》：對于推動燃料電池汽車的產業(yè)化進程，“十四五”期間在政策上還需做出哪些調整？
衣寶廉：燃料電池車現(xiàn)在競爭力不強，需要政府扶持。但政府補貼不要全部補到整車單位，要對關鍵材料與零部件企業(yè)給予補貼，鼓勵降低關鍵材料與部件的售價，逐步提高補貼標準，是否給予補貼以檢測數(shù)據為準。
建議國家成立第三方獨立的檢測單位，與標準委員會一起，建立關鍵材料與部件和電堆與系統(tǒng)的壽命快速測定方法。
另外，還建議氫能獨立設立專項，以可再生能源制氫為主，目標是代替天然氣，減少天然氣進口。同時，研發(fā)海水電解制氫，為發(fā)展海上風電制氫奠定基礎。
