氢燃料汽车的现在与未来

●围剿燃料电池系统的瓶颈

燃料电池作为FCEV的动力是其核心组成部分，某种程度说燃料电池的创新水平，将决定着FCEV的产业化历程。

有人以为燃料电池以“燃”字当头，是否由于燃烧资源而获取能量的，其实不是，燃料电池是依赖其装置中的氢气和吸取空气中的氧气，通过化学反应直接转化为电能的发电装置。

当代，燃料电池按照其电解质，工作温度和不同用途，划分为五种类别产品。即碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、和质子交换膜燃料电池(PEMFC)，在FCEV上几乎全部应用质子交换膜燃料电池。这是因为：它的热质量效率高，在理论上达83%，实际上已接近70%，它的电堆层面均是固体结构，在车载各种条件下，和整车相应结构变形时，不受振动因素影响;它相对于其他燃料电池的工作温度是最低的，处于40-80℃之间，对车辆的环境适应性好;多少年来的创新努力，其关键的材料和零部件质量与水平已取得突破性进展，应用条件趋于成熟，成本大大下降，很有利于产业化发展。

对PEMFC来说当前最为突出的核心技术。如碳载体的催化剂是构成燃料电池应用的离子导电性，电池密度强度，电化学的效率和稳定性，以及电堆寿命有着很大关系，而催化剂上多用贵金属，如铂、钌，开始时，这已是四、五十年前时候，铂用量是5mg/cm2，到上世纪90年代降到0.5mg/cm2，当前更进一步的降到0.2mg/cm2，日本业界称他们的PEMFC铂用量可降至0.1mg/cm2，这已和内燃机排放三元催化器铂用量相等同，近来美国业界称拟研发不用贵金属，用一种石墨烯或二硫化钼材料替代，成本可大量下降，对产业化应用很必要;如质子交换膜，在电化学的应用上和催化剂性质有很多相同之处，同样构成关键因素，它和其他燃料电池的电源隔膜很大不同，它不只是一种隔膜材料，更是电解质和电极活性物质的基底，通常的电池隔膜是属于多孔的，而质子交换膜是一种可选择性透过膜，几乎为国际上膜企业所垄断。近日开展的汽车论坛上，专家认为我国对质子交换膜燃料电池有了很大进步，但关键材料和零部件的国产化率还低，现在在50%左右，力争2020年达到70%，我们在一些关键的材料和零部件上还处于“新手”状况，急需提升。

当前我们的FCEV已经历了不短时段坚苦努力，在科技上有了很大进步，但在产业总体上仍处于萌芽状况，专家认为不要再犯慢步走毛病，跟随着、分散化、同质化老毛病，则有可能会陷入“中等收入陷阱”中，这样可能对FCEV发展很不利。为此我们要认真学习习总书记关于科技转化为生产力的重要论述。习总书记说“我们必须认识到，从发展主导国家命运的决定 性因素是社会生产力，和劳动生产率，只有不断的进行科技创新，不断的解放社会生产力，不断的提高劳动生产率，才能实现经济社会持续健康的发展，避免陷入“中等收入陷阱”。这很深切的告诉我们，创新科技目的是要加快转化为社会生产力。为了加速发展我们的FCEV事业，必须紧紧抓住科技创新的“牛鼻子”，从氢能和燃料电池的核心带，从FCEV整体的产业链特色和国情出发，大力加强科技创新驱动力，大力加强对材料和核心零部件的基础研究和应用，使之尽快尽好的把科技转化为社会生产力和社会劳动生产率上，这也可以说是实行FCEV发展供给侧结构性改革的一个关键点。

这样，我们设想是参照电动车“三纵、三横技术路线”，进一步实施“三纵、三横、三平台的FCEV产业化路线”上。更多的从商业模型，也可能说是系统工程模型上，思考FCEV的战略、策略，从整体上有效控制和实施FCEV产业化发展的路线图。

这里“三纵”是指：纯氢能燃料电池汽车，甲醇燃料电池汽车和氢电混合燃料电池汽车，这是当前构成FCEV的基本结构车型;“三横”是指：质子交换膜燃料电池系统，电控

这里“三纵”是指：纯氢能燃料电池汽车，甲醇燃料电池汽车和氢电混合燃料电池汽车，这是当前构成FCEV的基本结构车型;“三横”是指：质子交换膜燃料电池系统，电控及安全控制系统和关键材料和零部件系统，这是构成FCEV核心技术运作方向和基础研发和应用的要害;“三平台”是指：国家政策引导和支持平台、新型FCEV整体设计和智能化融合发展平台和社会基础设施和服务平台。在FCEV初期平台，作用至关重要，是FCEV走向规范化发展内涵的重大要素，这样“三纵、三横、三平台”构成了新型FCEV产业化系统工程架构，具有综合、生态、包容、开放、融合、可控、集成、动态、重组、突变的能力，对建立FCEV的实体经济实力，建设自主品牌力，提高国际竞争力具有现实的可操作指导意义。

●氢能经济社会的曙光

在上世纪70年代初，世界上发生了第一次石油危机，在美国许多汽车因缺石油停驶了，电厂停电了，对人们生活和社会影响很大，于是美国通用汽车公司提出 “氢经济”概念，设想汽车能不能不用石油，而用氢能。在近半个世纪来氢能得到了巨大发展，即使当前对氢能应用还有许多重大困难，但氢能运行的科技和生产力都得到全世界，包括联合国的认可，这成为新兴能源归宿的规律。在新世纪，人们不仅是对石油资源很感紧张，即使发现页岩气或是海底可燃冰，但总有用完的日子，更重要的是汽车的石油能源的大量燃烧排放出毒气，形成对社会上污染，一氧化碳，碳氢化合物，氮氧化物和PM2.5，以及汽车的二氧化碳排放，问题越来越突出，因此，使人们的生活和生产受到越来越重的伤害。举个例子，一辆汽车每烧3.8升汽油，将向空气排放42.3公斤二氧化碳，现世界上有12亿辆汽车，2030年将达到23亿辆汽车，如果不加严格治理，促使两极的雪快速融化，有些海洋小岛国家已经被淹没，跑出逃命，再就是多少年份后，海水上涨，包括纽约、东京、伦敦、上海……城市也会被海水淹没，地球气候灾害频发，这已成为全世界各个国家的共识。去年在巴黎召开的全球气候会议，通过了《巴黎气候协议》，有170多国家确认，这是继《京都议定书》之后，第二份具有国际性法律约束的历史性协定，中国提出按《共同但有区别责任原则》，坚决执行协议精神和组织实施。俗话说：“人无远虑，必有近忧”，而正是氢为替代石油找出一条出路，很现实的路子，尽管困难相当的大，但“氢经济”步代迎难而上，也就顺理成章了。