編前：氫能作為一種綠色、高效的二次能源，應(yīng)用廣泛、前景廣闊。也因此，氫燃料電池汽車(chē)成為我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要選項(xiàng)。但客觀而言，我國(guó)氫燃料電池汽車(chē)目前尚處于起步階段，產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，相關(guān)技術(shù)和日本、韓國(guó)等還存在一定差距。然而，從另一個(gè)層面看，我國(guó)是全球最大的新車(chē)市場(chǎng)，發(fā)展新能源汽車(chē)已上升至國(guó)家戰(zhàn)略，這是我國(guó)發(fā)展氫燃料電池汽車(chē)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

我們正式啟動(dòng)“中國(guó)氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)大調(diào)查”專(zhuān)欄，從產(chǎn)業(yè)起步背景、技術(shù)路線、技術(shù)瓶頸、未來(lái)趨勢(shì)等各個(gè)環(huán)節(jié)，逐級(jí)系統(tǒng)解構(gòu)我國(guó)氫燃料電池汽車(chē)發(fā)展脈絡(luò)。

3月15日，國(guó)務(wù)院新聞辦舉行了吹風(fēng)會(huì)，在今年政府工作報(bào)告的83處修訂中，有一條引起了業(yè)內(nèi)的極大關(guān)注——“推動(dòng)充電、加氫等設(shè)施建設(shè)”。氫能首次出現(xiàn)在政府工作報(bào)告中，這也讓業(yè)界對(duì)氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)今后的發(fā)展充滿信心。

“我國(guó)在氫燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域起步很早，尤其是在北京奧運(yùn)會(huì)和上海世博會(huì)期間，可謂站在全球第一陣營(yíng)?！蓖瑵?jì)大學(xué)校長(zhǎng)助理、智能型新能源汽車(chē)協(xié)同創(chuàng)新中心主任余卓平在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪時(shí)坦言，“雖然前幾年行業(yè)整體減少了這一領(lǐng)域的研發(fā)和投入，走了一段時(shí)間的‘下坡路’，但我們依然‘咬緊’國(guó)際先進(jìn)水平。背靠較為成熟和完善的新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，只要?dú)淠茏鳛槟茉吹膽?zhàn)略確定，我們會(huì)‘跑’得比任何國(guó)家都快。”余卓平表示。

起步 向“電化學(xué)時(shí)代”邁出第一步

燃料電池是一種不經(jīng)過(guò)燃燒，直接以電化學(xué)反應(yīng)的方式，將燃料如氫氣、天然氣等和氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的高效發(fā)電裝置。最早可追溯至1838年，德國(guó)化學(xué)家尚班提出了燃料電池的原理，并刊登在當(dāng)時(shí)著名的科學(xué)雜志上。

在20世紀(jì)50年代以前，燃料電池一直處于理論與應(yīng)用基礎(chǔ)的研究階段，燃料電池的理論和類(lèi)型不斷豐富；到20世紀(jì)60年代，燃料電池引起了一些國(guó)家與軍工部門(mén)的高度重視，美國(guó)聯(lián)合技術(shù)公司的UTC Power通過(guò)引進(jìn)培根專(zhuān)利，成功研制了Apollo登月飛船的主電源——Bacon型中溫氫氧燃料電池；到了20世紀(jì)70～80年代，能源危機(jī)大大推動(dòng)了燃料電池的發(fā)展，以美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始大力支持民用燃料電池的開(kāi)發(fā)，各種小功率燃料電池開(kāi)始在宇航、軍事、交通等各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用。

“最早成型的燃料電池汽車(chē)來(lái)自奔馳?！睋?jù)余卓平回憶，1994年，這家發(fā)明了汽車(chē)的企業(yè)展出了一種不需要電池的新型廂式電動(dòng)車(chē)，其發(fā)動(dòng)機(jī)能量來(lái)自燃料電池中氫與氧結(jié)合發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，直接產(chǎn)生電流。時(shí)任戴姆勒-奔馳集團(tuán)技術(shù)研究主任的赫默特·韋樂(lè)自豪地提出：“我們處在一個(gè)新紀(jì)元的最前頭，（這）可以與戴姆勒和卡爾·本茨制造的第一輛以內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的車(chē)輛的時(shí)代相比。”

同一年，一輛由德國(guó)工業(yè)煤氣公司Messer Griesheim和比利時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商Vcst氫公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的公共汽車(chē)在比利時(shí)投入使用，這款被命名為“綠色”的公交車(chē)是歐共體為降低城市汽車(chē)礦物燃料排放所投資的520萬(wàn)美元計(jì)劃中的第一大成果，歐共體聯(lián)合研究中心高級(jí)工程師、該氫能公共汽車(chē)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人格里茲作出了“氫驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)最終將走向社會(huì)”的預(yù)言：“點(diǎn)火燃燒時(shí)代”將轉(zhuǎn)向“電化學(xué)時(shí)代”。

燃料電池汽車(chē)很快在全球范圍內(nèi)引起了關(guān)注。1995年，一種由磷酸燃料電池為動(dòng)力、可將大氣氧和甲醇衍生的氫氣轉(zhuǎn)化成電和水的新型公共汽車(chē)被投放到了美國(guó)市場(chǎng)，與此同時(shí)，加拿大不列顛哥倫比亞省北溫哥華市Ballard公司制造的以燃料電池為動(dòng)力的公共汽車(chē)開(kāi)始進(jìn)行路試。

“我們最終能看到燃料電池的商業(yè)化，這一進(jìn)程從去年就已經(jīng)開(kāi)始，燃料電池具有巨大的潛力?！睍r(shí)任美國(guó)加州電動(dòng)研究所燃料電池項(xiàng)目經(jīng)理愛(ài)德華·杰里斯如是說(shuō)。

進(jìn)階 從“Necar 2”到“超越一號(hào)”

“最初，燃料電池汽車(chē)產(chǎn)品大多為商用車(chē)，原因之一是燃料電池系統(tǒng)太大，普通乘用車(chē)空間有限?！庇嘧科礁嬖V記者，但隨著技術(shù)的快速進(jìn)步，燃料電池乘用車(chē)很快就問(wèn)世了。

1996年，奔馳在柏林市波茨坦廣場(chǎng)展示了一款名為“Necar 2”的概念電動(dòng)車(chē)。盡管因?yàn)樽兯倨骱?a target="_blank">傳感器還不太可靠，汽車(chē)在演示中數(shù)度拋錨，但汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)卻相當(dāng)平穩(wěn)，奔馳公司聲稱(chēng)，“Necar 2”是世界上首輛由燃料電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)轎車(chē)。

這一時(shí)期，世界各大汽車(chē)公司都投入大量的人力、財(cái)力競(jìng)相研制和開(kāi)發(fā)燃料電池汽車(chē)：如日本豐田打算開(kāi)發(fā)以甲醇為原料，通過(guò)氫和氧的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的燃料電動(dòng)汽車(chē)；奔馳公司與歐寶公司則宣布其燃料電池汽車(chē)最遲將于2004年投放市場(chǎng)；大眾集團(tuán)也表示正在加緊研制開(kāi)發(fā)以氫為燃料的電池汽車(chē)，并打算在兩年內(nèi)推出第一輛原型車(chē)，成為了繼奔馳和歐寶之后，第三個(gè)正式宣布要發(fā)展以氫為燃料的汽車(chē)企業(yè)。

我國(guó)燃料電池研究始于1958年，曾在20世紀(jì)70年代發(fā)展航天事業(yè)的推動(dòng)下，燃料電池研究第一次快速發(fā)展，“九五”期間，科技部與中科院將燃料電池技術(shù)列入“科技攻關(guān)”計(jì)劃，電動(dòng)汽車(chē)也被列入國(guó)家重大科技產(chǎn)業(yè)工程中?！笆濉逼陂g，在“科技攻關(guān)”、“863”、“973”等國(guó)家計(jì)劃中，都安排了有關(guān)燃料電池技術(shù)的計(jì)劃和項(xiàng)目。

具體到燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域，正如余卓平所言，我國(guó)起步并不晚。早在“九五”期間，東風(fēng)汽車(chē)集團(tuán)有限公司就聯(lián)合中科院大連化學(xué)物理研究所開(kāi)發(fā)出了國(guó)內(nèi)首臺(tái)30kW的燃料電池中巴客車(chē)；2003年，由我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的燃料電池動(dòng)力汽車(chē)平臺(tái)“超越一號(hào)”，順利通過(guò)了科技部驗(yàn)收。

在此平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的我國(guó)第一輛燃料電池轎車(chē)樣車(chē)采用的是“電-電”混合方案，即以燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)為主要?jiǎng)恿υ?，配以高功率?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/6503/" target="_blank">鋰離子電池，最大的好處是能回收汽車(chē)下坡和制動(dòng)的能量。在制氫方面，與通用、奔馳等國(guó)外燃料電池轎車(chē)?yán)闷突蚣状荚谲?chē)上重整制氫以及液氫等供氫方式不同，“超越一號(hào)”直接采用了壓縮氫的車(chē)載供氫方式，并提出利用上海鋼鐵、化工工業(yè)副產(chǎn)氣體制氫的思路。事實(shí)證明，這些技術(shù)路線后來(lái)逐步為國(guó)外汽車(chē)公司所采用。

2004年6月11日，“超越二號(hào)”駛出了實(shí)驗(yàn)室，其全部采用“863”項(xiàng)目承擔(dān)單位自主研發(fā)的關(guān)鍵零部件；同年10月，“超越二號(hào)”參加了在上海舉辦的第六屆必比登清潔能源汽車(chē)挑戰(zhàn)賽；2006年6月11日，在法國(guó)巴黎舉行的第八屆必比登清潔能源汽車(chē)挑戰(zhàn)賽上，我國(guó)自主研發(fā)的燃料電池轎車(chē)“超越三號(hào)”順利通過(guò)全部比賽項(xiàng)目，取得4個(gè)“A”的好成績(jī)，在燃料電池汽車(chē)組拔得頭籌。

“在國(guó)家‘863’計(jì)劃中，我國(guó)新能源汽車(chē)的發(fā)展重點(diǎn)為：燃料電池汽車(chē)居首，第二為混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)，兼顧發(fā)展純電動(dòng)汽車(chē)。”一位不愿具名的業(yè)內(nèi)人士透露。

發(fā)展 大規(guī)模示范運(yùn)營(yíng)拉開(kāi)序幕

2005年，在北京國(guó)際馬拉松賽上，由燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)商上海神力科技和清華大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的最新一代燃料電池大巴擔(dān)當(dāng)后勤保障車(chē)，途經(jīng)***、阜成路、知春路、八達(dá)嶺高速路，最后到達(dá)國(guó)家?jiàn)W林匹克體育中心，圓滿完成任務(wù)，用實(shí)踐檢驗(yàn)了燃料電池大巴的實(shí)用性和可靠性。

2006年6月，3輛梅賽德斯-奔馳Citaro氫燃料電池公共汽車(chē)參與的中國(guó)燃料電池公共汽車(chē)商業(yè)化示范項(xiàng)目正式啟動(dòng)，共歷時(shí)470余天，沒(méi)有出現(xiàn)安全事故，并獲得了大量有價(jià)值的運(yùn)行數(shù)據(jù)。余卓平表示，雖然參與示范運(yùn)營(yíng)的車(chē)輛并非自主研發(fā)的產(chǎn)品，作為動(dòng)力來(lái)源的氫氣也需要從山東運(yùn)輸至北京，但當(dāng)時(shí)讓北京市民第一次近距離接觸并了解了燃料電池汽車(chē)，為接下來(lái)的普及和推廣奠定了基礎(chǔ)。

值得一提的是，就在國(guó)內(nèi)外大力發(fā)展燃料電池之際，一份由26位專(zhuān)家共同撰寫(xiě)、于2007年3月遞交給國(guó)務(wù)院的題為《開(kāi)發(fā)車(chē)用動(dòng)力技術(shù)、盡快減輕交通能源壓力的建議》在2008年初曝光，認(rèn)為現(xiàn)階段追求氫能源汽車(chē)跨越式發(fā)展存在巨大風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)開(kāi)發(fā)高效燃油動(dòng)力技術(shù)，來(lái)盡快減少對(duì)進(jìn)口石油的依賴(lài)，一時(shí)間引起了業(yè)內(nèi)熱議。

事實(shí)上，在北京奧運(yùn)會(huì)和上海世博會(huì)期間，我國(guó)自主研發(fā)的燃料電池汽車(chē)，已經(jīng)稱(chēng)得上全球最高水平。余卓平指出，雖然當(dāng)時(shí)燃料電池汽車(chē)的研發(fā)力度已經(jīng)開(kāi)始有所減少，但稱(chēng)之為“站在世界第一陣營(yíng)”毫不為過(guò)。

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據(jù)中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所衣寶廉介紹，我國(guó)自主研發(fā)的燃料電池汽車(chē)先后參與或服務(wù)過(guò)2007年的上海必比登挑戰(zhàn)賽、2008年北京奧運(yùn)會(huì)、2009年美國(guó)加州的示范運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目、2010年新加坡世青賽以及2010年的上海世博會(huì)。在2010年的上海世博會(huì)期間，共有196輛燃料電池汽車(chē)為會(huì)議提供服務(wù)，包括6輛客車(chē)、100輛觀光車(chē)以及90輛轎車(chē)，平均單車(chē)運(yùn)行里程為4500～5000公里，最長(zhǎng)的單車(chē)運(yùn)行累計(jì)里程達(dá)到10191公里。“示范運(yùn)營(yíng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，燃料電池汽車(chē)的技術(shù)也有了明顯進(jìn)步?！痹谝聦毩磥?lái)，經(jīng)過(guò)前期開(kāi)展的一系列示范運(yùn)營(yíng)后，我國(guó)車(chē)用燃料電池與國(guó)際一流水平在性能上相對(duì)接近，但在成本和耐久性方面還有待提高。

沉寂 受歐美技術(shù)戰(zhàn)略影響

2009年，我國(guó)新能源汽車(chē)“十城千輛”示范推廣工程正式啟動(dòng)；2010年，《私人購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)試點(diǎn)財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》公布，雖然國(guó)家始終全面推行“三縱三橫”的新能源汽車(chē)發(fā)展技術(shù)路線，但此后純電動(dòng)汽車(chē)異軍突起，燃料電池汽車(chē)逐漸趨于“沉寂”。

“用‘沉寂’來(lái)形容不恰當(dāng)?！庇嘧科酵嘎?，受到歐美等跨國(guó)車(chē)企技術(shù)戰(zhàn)略調(diào)整的影響，我國(guó)也逐漸轉(zhuǎn)變研發(fā)重點(diǎn)，減少了對(duì)燃料電池汽車(chē)的研發(fā)投入，但多年來(lái)，在工信部和科技部等部門(mén)的支持下，我國(guó)燃料電池汽車(chē)的研發(fā)工作始終沒(méi)有間斷，無(wú)論是在乘用車(chē)領(lǐng)域，還是商用車(chē)，燃料電池汽車(chē)的技術(shù)水平都在逐年提升。

雖然彼時(shí)歐美和中國(guó)對(duì)燃料電池汽車(chē)的推進(jìn)節(jié)奏有所減緩，但日本和韓國(guó)卻“一條道走到黑”，搶占了先機(jī)。韓國(guó)方面，2013年2月，世界上第一輛量產(chǎn)版氫燃料電池汽車(chē)——現(xiàn)代ix35 FCV在韓國(guó)下線；2014年4月，現(xiàn)代ix35氫燃料汽車(chē)在韓國(guó)本土開(kāi)售，當(dāng)時(shí)售價(jià)為1.5億韓元（當(dāng)時(shí)約合人民幣85.5萬(wàn)元）；在2018年的CES(國(guó)際消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品展覽會(huì))上，現(xiàn)代汽車(chē)集團(tuán)發(fā)布了旗下的最新一代氫燃料電池汽車(chē)——NEXO。

日本方面，2014年12月，迄今為止全球銷(xiāo)量最高的氫燃料電池車(chē)豐田Mirai上市，從2015年秋季開(kāi)始，銷(xiāo)售范圍擴(kuò)大至美國(guó)和歐洲，豐田Mirai的年產(chǎn)量從2015年的700輛左右，增長(zhǎng)至2016年的2000輛，再增加到2017年的約3000輛。相較之下，雖然本田早就在2007年洛杉磯車(chē)展上發(fā)布了燃料電池車(chē)FCX Clarity，并于2008年在美國(guó)面向個(gè)人用戶租賃，但Clarity直到2016年才正式面向市場(chǎng)銷(xiāo)售，新車(chē)售價(jià)為766萬(wàn)日元起（當(dāng)時(shí)約合人民幣43.8萬(wàn)元）。

近兩年，由于能源和環(huán)境問(wèn)題凸顯，美國(guó)、加拿大和德國(guó)等國(guó)均再次將燃料電池汽車(chē)的推廣提上了重要日程。據(jù)日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）氫能部統(tǒng)括研究員Eiji Ohira介紹，日本道路上行駛的氫燃料電池汽車(chē)總量約為2700輛，2017年的總加氫量達(dá)到了150噸，加氫站數(shù)量超過(guò)120座；韓國(guó)氫能促進(jìn)局局長(zhǎng)Jeahang Shin分享的數(shù)據(jù)顯示，截止到2018年8月，韓國(guó)燃料電池汽車(chē)推廣數(shù)量已經(jīng)超過(guò)400輛，加氫站超過(guò)30座，此外還建有47個(gè)燃料電池發(fā)電站；在美國(guó)，雖然加氫站數(shù)量不及日本，大約為100座左右，但美國(guó)能源部燃料電池辦公室主任Sunita Satyapal指出，在美國(guó)道路上運(yùn)營(yíng)的氫燃料電池汽車(chē)數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了5600輛，遠(yuǎn)超其他國(guó)家。

與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)車(chē)企也開(kāi)始加大在燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域的布局和投資。2017年可稱(chēng)為我國(guó)燃料電池汽車(chē)發(fā)展的元年，國(guó)內(nèi)以商用車(chē)為主的燃料電池汽車(chē)市場(chǎng)規(guī)模首次突破了千輛，全年共計(jì)銷(xiāo)售1098輛。據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2018年我國(guó)燃料電池汽車(chē)的銷(xiāo)量為1527輛，同比增長(zhǎng)四成。

在發(fā)展氫燃料電池汽車(chē)方面，我國(guó)具備一定的先天優(yōu)勢(shì)和基礎(chǔ)，同時(shí)已經(jīng)積累了豐富新能源汽車(chē)研發(fā)和推廣經(jīng)驗(yàn)，還具有“集中力量辦大事”的體制優(yōu)勢(shì)，余卓平表示，只要在氫能作為能源的戰(zhàn)略指引下，隨著制氫、儲(chǔ)氫、輸氫工業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)燃料電池汽車(chē)行業(yè)有望以最快的速度，重回全球汽車(chē)工業(yè)第一陣營(yíng)。