氢燃料电池汽车距离产业化还有很长的路要走。
在2008年北京奥运会上，六辆氢燃料电池汽车为马拉松运动员带路。充满未来感的科技，干净无污染的公交车成为当时一道流动的风景。电动汽车专家、清华大学教授陈全世在距离天安门广场50公里的北清路上主持建设了北京市首个标准化加氢站，为这6辆车提供加氢服务。
12年后，氢燃料电池汽车的技术状况如何？什么时候能真正产业化？目前有哪些发展瓶颈？针对这些问题，近日，Auto-First采访了陈全世教授。
陈教授介绍，燃料电池大规模产业化还有很长的路要走。在中国氢燃料电池汽车鼻祖、中科院大连化学物理研究所院士易宝莲看来，“氢燃料电池的现状表面上是制造和使用成本高的问题，但实际上根本原因是技术需要进一步突破”。
氢燃料电池堆的基本原理是氢气在铂催化剂的作用下分解成氢离子和电子，氢离子穿过质子交换膜到达阴极，与阴极侧已被催化的氧原子反应生成水，而电子从外电路流向阴极形成电流。多个电池堆串联，通过湿度、压力、热平衡等管理系统制成燃料电池，为汽车提供电力驱动。
陈教授说，北京奥运会期间运行的六辆公交车中，有三辆是奔驰的，另外三辆是国产的。国产电池堆主要由大连化工所制造，当时使用寿命为700小时。此前，本田宣布其电池可以在实验室条件下运行5000小时。目前国内科研院所的电池堆运行寿命还没有公布，但突破并不大。目前中国虽然也能生产电池堆，但是一致性差。在应用中，往往需要从国外进口完整的燃料电池和系统，或者从国外进口膜电极，以匹配国内的湿度、压力和热平衡系统。国产氢燃料电池匹配汽车时，往往需要进口电池备用。
氢分子分解成氢离子的三轴是高温、高压或强催化剂。汽车用高温高压显然不现实。目前只能用强催化剂，铂是目前最好的，但价格昂贵。据了解，全球铂金年产量约为400吨，其中70%用于珠宝首饰，另外30%主要提供给高科技工业使用。用铂作为汽车大规模工业化的催化剂，显然不现实。
陈教授介绍，目前每个千瓦时反应堆使用0.3-0.5g的铂。国内大部分研究机构都在这个水平区间，日本做得比较好。他们可以把铂磨得很细，均匀地涂在碳板上。目前，每千瓦时仅使用0.25克铂。1 kWh电堆单价1，000元，搭配可以发电的燃料电池。1度电堆的价格是2万元，一辆车配30-50度电池的费用是600-1万元。
除了作为催化剂的铂价格昂贵之外，质子交换膜材料的使用也需要科学技术的研究。陈教授介绍，目前质子交换膜是通过碳板、金属板还是碳板贴在金属板上的技术问题还没有得到根本解决。碳板不够坚硬，金属不耐腐蚀。如果用金属板做基板，碳板贴在上面，但是金属板的膨胀系数大于碳板，几次加热后两者就会分离。目前质子交换膜的材料技术需要大幅度提高。
陈教授介绍，电池堆正极加入的氢气需要纯度很高，至少要达到99.99%，甚至99.999%。纯度低的氢气会导致催化剂中毒进而失效。目前99%纯度氢气约为1元钱1立方米，其中99.9%在每立方米5元。当纯度达到99.99%时，氢气的价格已经飙升到每立方米11元。此前有日媒估算过，氢燃料电池车的加氢成本与汽油车相当，甚至还有些优势，但氢气的纯度显然不能马虎。
据了解，目前全国约有60座加氢站，主要分布在北京、大连、张家口，以及长三角、珠三角的部分经济发达城市。据陈教授介绍，目前国内加氢站的管道、储氢罐、氢枪等设备和装置主要靠进口。
此前，江苏如皋建设的加氢站投资约6543.8+0.2亿元。因为相关设备没有产业化，企业不愿意生产没有市场的设备，国内相关材料和技术也没有取得突破。例如，氢气管道需要特殊的技术。因为氢分子在巨大的压力下会钻入金属，金属材质会发生变化，发生氢脆，导致裂纹和漏氢。此外，高压氢化还需要专门的人员。陈教授介绍，奥运会期间，北清路加氢站借用了航天相关人员，普通加氢工人上岗前需要经过专门培训。由于氢分子的特性，在制备、运输和储存过程中容易因操作不慎而出现问题。特别是氢气罐的压力要达到70-90Mpa。一旦发生爆炸，方圆数百米内将一片混乱。
在此之前，2065438+2009年5月，江原道氢燃料储罐发生爆炸。2065438+2009年6月，美国加州圣克拉拉的储氢罐泄漏爆炸。2019年6月10日，挪威奥斯陆地铁站附近的加氢站发生爆炸。
氢燃料电池汽车的发展离不开加氢设施的建设。与氢燃料电池堆一样，加氢站的相关设施和运营也需要技术突破，特别是加氢站的建设需要谨慎推进。
近日，财政部、工业和信息化部、科技部、国家发改委、国家能源局联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用工作的通知》。针对当前产业发展形势，五部门将燃料电池汽车购置补贴政策调整为示范应用支持政策，对具备条件的燃料电池汽车关键核心技术攻关城市群进行产业化和示范应用奖励，形成布局合理、各有侧重、协调推进的燃料电池汽车发展新模式。
陈教授对这一政策的解读是，在一定程度上给氢燃料电池汽车产业化降温。目前氢燃料电池汽车还没有真正达到产业化发展的阶段，不具备经济和科研条件的城市仓促上马，无法达到良好的预期效果。陈教授表示，目前一些地区上马的氢燃料产业园名不副实。如果只是从国外买设备和材料，没有关键技术的投入和突破，做10辆或者做1000辆推广都是一样的。
早在2014，丰田的氢燃料电池车Marai？已经上市，到2065438+2009年6月底，全球销量不到9000。据了解，10年，丰田在燃料电池领域投入1.5万亿人民币，获得1.6万项专利。今年北京车展的第二代丰田玛莱？概念车亮相。据了解，新车将搭载全新的氢燃料电池系统，续航里程增加了30%，达到650公里。陈教授介绍，目前汽车电池堆的催化剂和质子交换膜技术还没有实质性突破。此外，加氢难、加氢贵的问题还没有得到根本解决，大规模推广应用还有很长的路要走。(图片来自网络)
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