在新能源汽車領(lǐng)域，除了混動(dòng)、純電動(dòng)汽車以外，還有一種氫燃料電池汽車，因?yàn)榭梢宰龅健傲恪迸欧?。氫能被許多專家譽(yù)為是一種“終極清潔能源”。但和混動(dòng)、純電動(dòng)汽車相比，我們現(xiàn)在在公路上能夠看見的氫燃料電池汽車卻寥寥無幾。這種汽車和現(xiàn)有的新能源汽車在技術(shù)上有什么區(qū)別，它什么時(shí)候才能大規(guī)模走進(jìn)我們的生活？
氫能是最環(huán)保、最容易獲得的能源，也被稱為21世紀(jì)的“綠色動(dòng)力”。在剛剛結(jié)束的東京奧運(yùn)會(huì)上，不光奧運(yùn)圣火的能源來自于氫能，而且運(yùn)動(dòng)員日常用車也采用了氫能源汽車。除了環(huán)保，氫能源汽車?yán)m(xù)航里程長(zhǎng)、充氣快，小車只要三分鐘就可以充完，充完一次氣可以跑六百公里。
近些年來，我國(guó)的各大車企，也紛紛在氫能源汽車方向發(fā)力。在2020年北京車展上，東風(fēng)、上汽、廣汽都紛紛發(fā)布了自己的樣車。很多機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)氫能源有望開啟下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)。
雖然各路資本已經(jīng)瘋狂涌入氫能領(lǐng)域，氫能源車的產(chǎn)業(yè)上下游也在積極投入，但氫燃料電池車的推動(dòng)并不順暢。根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，今年前5個(gè)月，燃料電池汽車產(chǎn)銷分別完成188輛和207輛，同比分別下降47.3％和44.1％。究其原因，就是成本制約和配套未成規(guī)模，其中整車生產(chǎn)成本的制約尤為明顯。
氫能源汽車?yán)锏娜剂想姵叵到y(tǒng)就如同燃油車?yán)锏陌l(fā)動(dòng)機(jī)，是整車最核心的部件。一直以來，燃料電池系統(tǒng)中主要的關(guān)鍵部件膜電極、質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層、雙極板的生產(chǎn)技術(shù)和核心工藝被國(guó)外高度壟斷，如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破、降低成本，成為我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)一直努力的方向。
中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，是我國(guó)最早開展氫燃料電池研究的地方。作為動(dòng)力源，燃料電池的性能、安全早就在上世紀(jì)航空航天等軍工領(lǐng)域得到了充分驗(yàn)證。但一旦降維到民用汽車，成本就成了一個(gè)無法平衡的障礙。
如果把燃料電池電堆比喻成一個(gè)人體的話，雙極板就是人體的骨架，起到了支撐的作用，屬于不可或缺的關(guān)鍵材料。
一個(gè)功率為100kW的電堆需要400多片金屬雙極板。但在上個(gè)世紀(jì)90年代左右時(shí)完全依靠進(jìn)口，動(dòng)輒就要幾十萬(wàn)甚至接近上百萬(wàn)元的天價(jià)，而如今依靠國(guó)內(nèi)科學(xué)家的努力，現(xiàn)在100kW電堆上的雙極板只需要5萬(wàn)元。
通過幾十年的努力，多項(xiàng)壟斷技術(shù)被打破，國(guó)產(chǎn)雙極板的功率密度，從第一代的不到2000瓦每升，到如今的4000瓦每升；壽命也從2000小時(shí)，做到了如今的1萬(wàn)小時(shí)。這些成果也都意味著成本在不斷下降。
電堆，可以看作是人的身體，是氫燃料電池汽車的核心中樞。
新源動(dòng)力的第四代電堆，是專門應(yīng)用在商用車上的大型電堆。這家國(guó)內(nèi)較早研發(fā)燃料電池的企業(yè)，當(dāng)初一個(gè)普通的50kW的電堆就要150萬(wàn)人民幣，而現(xiàn)在第四代電堆已經(jīng)將成本壓縮到了50萬(wàn)元。
新源動(dòng)力壓縮成本的關(guān)鍵奧秘就在眼前的這臺(tái)設(shè)備上。這臺(tái)噴涂機(jī)正在對(duì)擺放好的透明薄膜上噴涂黑色的液體，看似像在進(jìn)行噴墨印刷，其實(shí)這噴出的液體可不是普通的涂料，而是含有鉑金的漿料。
含有鉑的催化劑是氫燃料電池最優(yōu)的催化劑，可以更有效促進(jìn)發(fā)電。但是鉑，也就是大家最熟悉的白金，全球的總儲(chǔ)量只有1.4萬(wàn)噸 ，如今在市面的價(jià)格一克400元左右。
在5年前的技術(shù)狀態(tài)下，這家企業(yè)生產(chǎn)一臺(tái)100kW的燃料電池需要用到100多克鉑金，也就是僅這一項(xiàng)成本就要40000多元，而隨著他們的不斷攻關(guān)和技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)在生產(chǎn)一臺(tái)相同功率的燃料電池所用鉑金減少到了25克，只需要10000元就可以了。
燃料電池電堆的另一個(gè)關(guān)鍵部件，負(fù)責(zé)隔絕有害物質(zhì)，為電堆供氣供養(yǎng)料的氣體擴(kuò)散層。在燃料電池中的作用就像人體中的肺，負(fù)責(zé)隔絕電堆中的有害物質(zhì)，為電堆提供純凈的氫氧氣。作為電堆中必不可少的關(guān)鍵材料，它占據(jù)了10%的成本。
2018年以前，氣體擴(kuò)散層一直受到國(guó)外的技術(shù)封鎖和壟斷。直到2018年底，捷氫科技聯(lián)合一家新材料企業(yè)不斷進(jìn)行研發(fā)，優(yōu)化產(chǎn)品，如今他們已經(jīng)迭代開發(fā)了10代產(chǎn)品。
石偉玉介紹說，一臺(tái)100kW電堆，擴(kuò)散層用量大概在20平方米左右，按照目前進(jìn)口的價(jià)格，600塊到800塊每平方米來算的話，預(yù)計(jì)需要12000元左右。而在國(guó)產(chǎn)化替代以后，成本預(yù)計(jì)可以下降30%—40%到8000元左右。
通過科研院所和眾多企業(yè)的不懈努力，如今的燃料電池成本與五年前相比已經(jīng)下降了60%，原來一臺(tái)價(jià)值為150萬(wàn)元的100kW燃料電池系統(tǒng)價(jià)格現(xiàn)在只需要50萬(wàn)元。在毛宗強(qiáng)看來，未來，距離燃料電池車真正落地推廣，走入尋常百姓家，不會(huì)太遙遠(yuǎn)。
【半小時(shí)觀察】： “氫”裝出行 未來不遠(yuǎn)
和現(xiàn)有的新能源汽車相比，氫能汽車在許多方面，尤其在環(huán)保上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但目前氫能汽車在市場(chǎng)化發(fā)展上還面臨著不少困難。其實(shí)類似這些困難，其它類型的新能源汽車在發(fā)展初期也遭遇過，突破這些困難，關(guān)鍵還是要依靠科技創(chuàng)新。近年來，通過科技人員的努力，氫燃料電池、氫內(nèi)燃機(jī)的許多核心技術(shù)相繼被突破，氫能汽車的成本也在逐步下降，我們相信，在宏觀政策、科技創(chuàng)新的推動(dòng)下，氫能源汽車產(chǎn)業(yè)將加速前行，未來，“氫”裝出行值得期待。
