中國氫燃料電池汽車落后國外5—10年
日期:2024-12-27 10:40:12 作者:宏力精密鋼管 閱讀數:569核心提示:
“國外的氫燃料電池汽車現階段的發展水平是中國2025年要實現的發展目標。中國要在氫燃料電池汽車的研發方面加把勁了。”
《中國制造2025》提出“節能與新能源汽車”作為重點發展領域,明確了“繼續支持電動汽車、燃料電池汽車發展,掌握汽車低碳化、信息化、智能化核心技術,推動自主品牌節能與新能源汽車與國際先進水平接軌”的發展戰略,為我國節能與新能源汽車產業發展指明了方向。其中對燃料電池汽車做出了以下的規劃內容。
1、關鍵材料、零部件逐步國產化。到2020年,實現燃料電池關鍵材料批量化生產的質量控制和保證能力;到2025年,實現高品質關鍵材料、零部件實現國產化和批量供應。
2、燃料電池堆和整車性能逐步提升。到2020年,燃料電池堆壽命達到5000小時,功率密度超過2.5千瓦/升,整車耐久性到達15萬公里,續駛里程500公里,加氫時間3分鐘,冷啟動溫度低于-30℃;到2025年,燃料電池堆系統可靠性和經濟性大幅提高,和傳統汽車、電動汽車相比具有一定的市場競爭力,實現批量生產和市場化推廣。
3、燃料電池汽車運行規模進一步擴大。到2020年,生產1000輛燃料電池汽車并進行示范運行;到2025年,制氫、加氫等配套基礎設施基本完善,燃料電池汽車實現區域小規模運行。
電動汽車毫無疑問是今年新能源汽車的增長的中堅力量,同樣是國家政策的寵兒,燃料電池車卻顯得默默無聞。
氫燃料電池的發展被國際公認為終極的新能源汽車,完全零污染、零排放。電動汽車如此火熱必然會對燃料電池車的發展產生一定的影響。所以,業界對于《中國制造2025》關于燃料電池汽車的規劃是否能完成持有懷疑態度。通過對比國外的氫燃料電池汽車的發展情況,可以知道我們與之存在的差異。
同濟大學新能源汽車工程中心張存滿教授表示,中國比較重視氫燃料電池汽車的發展,前幾年我們的研究進展比較明顯,最近幾年有些停滯。張存滿教授認為,中國氫燃料汽車技術落后國外發達國家5—10年,“差距保持在5年左右我們還有機會追趕,若超過10年,我們追趕起來就會非常吃力了”。
氫燃料電池汽車發展階段分析
1、國外
張存滿教授介紹說,氫燃料電池汽車的發展經歷幾個時間段。
通用在1966年開始研發氫燃料電池汽車,本田開始于1992年,豐田起步于1996年,掀開開始于1998年。
2002—2008年,尚屬于實驗研究階段,沒有正式的運營使用;2008—2015年,屬于產品與社會結合的階段,開始投入使用。在2008年,本田生產FCX Clarity首款氫能源汽車用于租賃業務,到2014年豐田Mirai燃料電池車。韓國在2013年批量生產現代Tucson FCEV燃料電池車。
2015—2020年,氫能源汽車進入普及階段。張存滿教授表示,2015年是氫燃料電池汽車的元年。根據計劃,2016年本田正式銷售新一代的Clarity氫燃料電池汽車,戴姆勒2017年也將正式銷售旗下的氫能源汽車。據介紹,戴姆勒本來預計在2014—2015年就推出氫燃料電池汽車,但是為了進一步降低成本,去年開始與日產、福特合作開發氫燃料系統。
2020—2025年,普及擴大階段,氫能源汽車快速發展,到2025便開始商業化。
2、國內
中國在2001年開始進行氫燃料電池汽車的研發工作,起步相對國外較晚。
2001—2008年,屬于技術研發階段,還沒有具備生產氫能源汽車的能力。直到2008年北京奧運會推出的氫燃料電池示范車,才引起關注。
2008—2020年,技術與社會結合階段,在2010年,氫燃料電池汽車再次以示范車的身份出現在上海世博會上。2014年,上汽啟動的“創新征程——2014年新能源汽車萬里行”活動中,榮威750燃料電池車以其動力強勁且操控性能穩定的特點,成為國內氫燃料電池汽車技術的代表。
2020—2025年,從2020年開始,預計國內氫燃料電池汽車開始普及,到2025年是普及擴大化階段。很多企業也開始著手布局氫能源汽車項目,為新能源終極目標做準備。
2030年——商業化階段開始。
張存滿教授表示,我國從2001年中國才開始注重氫燃料電池的研發工作,從起步階段進入到商業化階段,整體來看,我國氫能源汽車技術要落后國外5—10年的時間。目前,我國以蓄電池電動汽車為主要的發展方向,大量的物力、人力、財力投入,至于氫能源的發展狀況并不樂觀。并且國家政策沒有主導作用,所以氫能源汽車的發展會有一定的滯后。
中國車企的發展方向政府的影響很大,自主研發的自由靈活、引領作用不明顯。張存滿教授指出,與國外相比,無論日本、韓國等亞洲國家,還是美國、德國等歐美國家的汽車企業的自主研發占主導作用,具有前瞻性,市場自由靈活度高。“未來國內外氫燃料汽車發展的差距縮小可能性不大,令人擔心的還是差距的拉大,主要還是看國內自主品牌是否持續投入發力。”
國內外氫燃料電池汽車現狀對比
汽車工業的差距,技術的積累是其中的一個重要因素。從傳統汽車的發展史來看,中國的技術積累時間相對短,落后于那些擁有百年歷史的汽車強國。
通過以下幾個方面的比較分析,可以看出當前我國氫燃料電池汽車技術與國外存在的差距。
1、成本。國外已經把氫燃料電池汽車的成本控制在30—40萬元人民幣,與起步階段相比,成本已經減少一半左右。未來還會有新的突破。
2、續航里程。已經能夠達到500—700公里,與電動汽車相比,不再有“續航焦慮”。
3、加注時間。氫燃料加注時間能夠控制在3—5分鐘。續航里程和加注時間已經完全能夠與傳統燃油車相媲美,但是環保效益更明顯。
4、抗低溫和高溫性能出色。可以在-35℃~45℃的溫度區間運行,抗低溫和高溫性能出色。這點與電動汽車相比優勢更突出,溫度過高或過低都影響電動汽車的運行。
5、壽命能夠達到10年,或20萬公里。
由上可知,國外氫燃料電池汽車的續航里程已經實現了500—700公里,水平已經超過《中國制造2025》中實現500公里的目標要求。“國外的氫燃料電池汽車現階段的發展水平是中國2025年要實現的發展目標。中國要在氫燃料電池汽車的研發方面加把勁了。”
當前中國氫燃料電池汽車存在的瓶頸,以及未來的發展目標
中國氫燃料電池汽車目前在下列幾個方面還存在著亟需解決的難題:
1、燃料電池堆技術:可靠性差,功能密度低,成本高;
2、高壓儲氫系統:高壓儲氫瓶以及閥減壓的制造;
3、電池組件:質子膜、碳紙、催化劑以及雙極板產業鏈的不完善;
4、電池輔助系統部件:風、氫氣循環泵的缺失;
5、發動機系統集成與控制:穩定可靠性;
6、組建系統:投入不足。
燃料電池汽車是指利用氫氣和空氣中的氧在催化劑作用下,在燃料電池中電化學反應產生的電能作為主要動力源的汽車。
正如張存滿教授所言,目前我國在氫燃料電池汽車的發展方面與國外還存在著明顯的差距。為了縮短這種差距,《中國制造2025》確定了氫燃料電池汽車技術的發展目標和方向。
1、燃料電池催化劑、質子交換膜、碳紙、膜電極組件、雙極板等關鍵材料批量生產能力建設和質量控制技術研究。開展高功率密度電堆用的低Pt催化劑、復合膜、擴散層(碳紙、碳布)、高性能及耐受性質子交換膜材料、高可靠性及低鉑擔量的膜電極(MEA)、高性能及高可靠性的金屬雙極板的開發和質量控制技術的研究,形成批量生產能力。
2、燃料電池堆系統可靠性提升和工程化水平的研究。提高催化劑及其載體的抗氧化能力,質子膜的機械和化學穩定性;改進燃料電池材料制備工藝和質量控制,提高電堆設計水平;驗證電堆運行壽命,解決車輛運行條件下的電堆均一性問題;結合車輛動態運行特征,對系統級運行與操作條件做匹配優化;實現系統級壽命驗證與參數表征,提高產品級壽命;提高系統零部件的可靠性,開展系統可靠性分析與設計改進。
3、汽車、備用電源、深海潛器等燃料電池通用化技術研究。開展燃料電池通用化技術研究,2020年,實現關鍵技術攻關,研發出新一代的金屬雙極板電堆,2025年,完成商業化產品全產業鏈的建設。
4、燃料電池汽車整車可靠性提升和成本控制技術。開展燃料電池發動機系統集成與優化,實現燃料電池整車可靠性提高;推動燃料電池關鍵材料(膜、炭紙、催化劑、MEA、雙極板等)及系統關鍵部件(空壓機、膜增濕器、電磁閥、車載70MPa氫瓶等)國產化,開發超低鉑,非鉑催化劑,降低材料成本,促進燃料電池系統產品化和工程化,實現燃料電池系統設計模塊化,并改進生產制造工藝。