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发展良好的中国燃料电池汽车还缺少什么?

- 编辑:永利皇宫 -

发展良好的中国燃料电池汽车还缺少什么?

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球能源紧缺,环境污染,面对人类生存和发展的两大挑战,人类必须寻找新的发展方式,以应对环境的严峻挑战。对此,中国汽车工业协会副秘书长叶盛基表示,氢能和燃料电池是实现能源清洁化、低碳化发展的重要途径。

随着国家未退坡对燃料电池汽车的补贴政策,燃料电池在国内迎来一轮发展高潮期。不过显然,尽管我国在燃料电池汽车领域取得一定进展,但仍面临技术突破、产业化等多方面问题。

2017中国汽车论坛于2017 年5 月14 日至16 日在上海隆重召开。作为中国汽车领域的“达沃斯”论坛,中国汽车论坛现已成为全面集聚世界汽车领袖、国内外行业精英、政府主管领导的中国汽车界最重要的交流与沟通平台。“2017燃料电池汽车产业高峰论坛”(简称CES-FCV 2017)作为中国汽车论坛重要的高峰论坛之一,于2017年5月14日同期召开。CES-FCV 2017由中国汽车工业协会、中国电工技术学会、中国国际贸易促进会机械行业分会、汽车知识杂志社、寰球汽车集团等联合主办,中国节能与新能源汽车网、北京中汽四方会展有限公司承办。本次论坛汇聚了政产学研用力量,从氢能及燃料电池产业发展、行业规划、技术进步、相关政策研究和制定,以及交通用燃料电池技术、氢能及基础设施建设、燃料电池车辆示范运营试点总结成果等众多方面进行深入交流探讨。

5月14日,2017中国汽车论坛如期而至,在燃料电池汽车产业发展论坛上,叶盛基指出,经过十几年发展,在燃料电池领域我国基本掌握了整车、动力系统与关键零部件的核心技术;建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台;形成了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC变换器、驱动电机、储氢与供氢系统等关键零部件配套研发体系,具有百量级燃料电池汽车动力系统平台与整车生产能力。

永利皇宫官网,5月14日,2017中国汽车论坛在上海隆重开幕。作为本次论坛重要的高峰论坛之一,2017燃料电池汽车产业高峰论坛也于同期举办。本次论坛汇聚了政产学研等各方力量,从氢能及燃料电池产业发展、行业规划、技术进步,以及交通用燃料电池技术、氢能及基础设施建设、燃料电池车辆示范运营等多方面进行深入交流、探讨。

衣宝廉

氢燃料电池依然是国家关注重点

关键材料研究已达国际先进水平

中国工程院院士衣宝廉等燃料电池汽车及相关领域的权威专家做了精彩的演讲。衣宝廉院士指出:“从国际层面看FCV已经渡过技术开发阶段,进入到市场导入阶段。从国内层面看燃料电池关键材料的研究已达国际先进水平,应加快薄膜有序化电极、3D流场、高活性非铂催化剂研究,促进燃料电池电堆性能赶超世界先进水平。”他认为,通过技术进步降低成本,批量制造的开发应用成为下一步研发重点,铂用量的降低,特别是采用非铂催化剂是长期而艰巨的任务。

今年的《政府工作报告》中,对新能源汽车的提法有了新的改变:“鼓励使用清洁能源汽车”。这意味着政府更鼓励新能源汽车的多元化发展,包括纯电动汽车、插电混动汽车、燃料电池汽车等。

燃料电池汽车作为解决全球能源问题和气候变化的理想方案,各国都在组织投入大量资金用于燃料电池汽车关键技术的攻关。中国汽车工业协会副秘书长叶盛基介绍,我国已基本掌握了燃料电池整车、动力系统与关键零部件的核心技术,建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台。

中国运载火箭技术研究院十五所研究员、航天新长征电动汽车技术有限公司首席专家靳殷实在会上表示:“车用燃料电池的发展趋势是采用金属双极板电堆,相比传统的石墨板,金属双极板电堆具有功率密度高、机械强度好、制造成本容易大幅度降低等特点,受到燃料电池生产企业的极大关注,国外企业大部分已经采用或者将要采用这项技术,国内少数燃料电池企业也加紧了这项技术的研发。我国的燃料电池发动机的耐久性和国外有明显的差距,国外的电堆在客车工况下已经寿命达到了18000小时,我们的电堆寿命还只有几千小时。”

此外,从2016年至2020年新能源汽车补贴政策来看,补贴额度将大幅退坡,但补贴退坡仅针对于纯电动和插电式混合动力,氢燃料电池并没有受到影响,依然维持在20万的补贴水平线上。

从国内外技术现状看,中国工程院院士衣宝廉指出:“国际上燃料电池车已经渡过技术开发阶段,进入到市场导入阶段。燃料电池发动机功率密度大幅提升,达到传统内燃机的水平。从国内看,燃料电池关键材料的研究已达国际先进水平,不过还应加快薄膜有序化电极、3D流场、高活性非铂催化剂研究,促进燃料电池电堆性能提升。”他称,通过技术进步降低成本,批量制造的开发应用成为下一步研发重点。

本次论坛还吸引了上汽集团、上汽通用、宇通客车、银隆新能源、博创联动等在燃料电池汽车研发和产业化方面取得较大突破的主流车企和配套企业参会。珠海银隆新能源股份有限公司以新能源产业为经营核心,是我国新能源汽车及动力电池领域的重要新兴力量。自2009年产业化投资以来,积极打造以锂电池材料供应、锂电池研发、生产、销售为核心,延伸到电动汽车动力总成及整车的研发、生产、销售,智能电网调峰调频系统的研发、生产、销售、技术为一体的新能源闭合式循环产业链。银隆新能源董事长魏银仓在演讲中表示,纳米工艺也可以用在其它电池中,用来提高电池的充放倍率、延长电池的寿命和实现更高的安全性,例如今年6月底在银隆成都基地即将推出的钛铁锂电池,用最廉价的磷酸铁锂正极配上石墨 钛酸锂的负极,成功地把磷酸铁锂电池寿命延长到10000次,充电倍率提高到了3C,高低温性能各提升了50%,尽管能量密度没有变,但是整个生命周期的成本更低了。

“2020年我国电动车的保有量目标是500万辆。但是与此同时,电池、充电桩等技术设施会不会达到这样的规模,这是我们要注意的事情。”同济大学校学术委员会委员、汽车学院学术委员会主任章桐指出,燃料电池汽车和纯电动汽车相比,克服充电的问题。能源补充上,氢气是一个载体,搬到车上去,搬多少根据自己需求,而且搬运过程非常快,可以与纯电动汽车做互补。

同时在可靠性、耐久性、功率密度上,国内燃料电池车和国外仍有一定距离。中国运载火箭技术研究院十五所研究员、航天新长征电动汽车技术有限公司首席专家靳殷实认为,车用燃料电池的发展趋势是采用金属双极板电堆。“相比传统的石墨板,金属双极板电堆具有功率密度高、机械强度好、制造成本容易大幅度降低等特点,受到燃料电池生产企业的极大关注,国外企业大部分已经采用或者将要采用这项技术,国内少数燃料电池企业也加紧了这项技术的研发。”

当前,全球能源紧缺和环境污染问题,已成为人类生存和发展面临的两大挑战。能源多元化的发展趋势日益明显,世界以化石能源为主的传统能源发展方式已经难以维继,人类必须寻找新的发展方式,以应对环境的严峻挑战。氢能和燃料电池是未来的重要发展方向和趋势之一,也是未来主要的清洁二次能源之一。在国务院《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》和《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》中,特别部署了加快发展燃料电池汽车的计划。此次论坛所传递的声音将成为推动政策制定、行业管理和企业发展的重要力量,为中国汽车行业拨开发展中的迷雾,共同为燃料汽车产业发展建言献策,为促进我国节能环保、新能源汽车产业健康发展做出应有的贡献。

由此,章桐认为,燃料电池汽车是有机遇的。中国基本掌握了整车动力系统和零部件的技术,只是缺少一套真正产业化技术。

技术、应用并举支持FCV产业化

上汽燃料电池已能够承受商业化运营

技术突破外,燃料电池车的产业化同样需抓好。当前来看,显然我国燃料电池车仍在培育期。那么哪些因素制约着燃料电池车的产业化发展?

目前,国际燃料电池汽车现已进入技术与市场示范阶段。中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员衣宝廉指出,国际从上个世纪90年代到2005年,解决了燃料电车对车用工况的适用问题;从2005年到2012年,解决了降低燃料电池成本问题,使其成本接近纯电动车,目前丰田燃料电池车mirai售价在38万左右。可以说2015年是燃料电池元年,开始市场化。

同济大学汽车学院学术委员会主任章桐指出,能源供应不足是重要的制约因素之一。电堆技术虽得到突破,但是从整个氢能源的架构来说,全球真正投入使用的加氢站仅有300多座,中国投入使用的只有几座,和加油站相比,能源供应远远不够。

“上汽的新能源研究就是从燃料电池开始的,2000年,上汽第一次接触燃料电池汽车,与通用及泛亚一起开发凤凰燃料电池汽车。2010年上海世博会上,上汽集团提供了40多辆氢燃料电池汽车作为大会公用车辆使用。2016年,荣威950燃料电池汽车上市。”上汽集团技术管理部高级经理、国家产业政策专家汪晓健表示,上海世博会期间,上汽的燃料电池客车、轿车、观光车,每天高强度工作,证明了上汽燃料电池已经能够承受商业化、高强度运营。

“同时我们还缺一套真正产业化的技术。在很多关键材料方面,材料本身包括系统的零部件,从实验室的指标来说我们并不差,但关键在于没有量,没有可控的生产线。量产是费钱费时的事情,目前没有人愿意投入。”章桐说。

汪晓健指出,上汽在行业专研多年,在燃料电池乘用车和物流车、客运车等方面取得了一些成绩,也愿意与同行业分享。十三五期间上汽将十二五开发的200型燃料电池助力系统作为产品应用到商用车,并将与国际国内优质资源合作,研发大功率高能量密度300型燃料电池技术。

对此,章桐建议,国家在燃料电池车方面应有具体的实施计划,以建立相应技术体系和产业链。“从产业化角度以商用车切入,乘用车稍候,因为商用车成本比较低。”同时行业也要投入,把企业短期的产品规划和长期的技术规划统筹协调。技术研究和示范应用还应注重并举,一定程度上可以借力目前的纯电动汽车推广。

望有志企业投资建立燃料电池关键材料与部件生产线

衣宝廉则在会上提出,希望有志于燃料电池事业的企业家,投资建立燃料电池关键材料与部件的生产线,实现材料与部件批量生产,为大幅降低成本奠定基础。上汽集团有限技术管理部高级经理汪晓健还期待完善的法规标准和合理政策。

然而,随着技术研发和试验考核不断深入,叶盛基指出,我国燃料电池汽车面临着发展后劲不足,技术创新突破难、产业化基础薄弱、专业人才缺乏、法律不够完善等难题,严重阻碍了我国燃料电池汽车技术进步。

燃料电池需投资但不需要投机

“这要求我们重视基础设施和成本,特别是完善法规标准等问题。”汪晓健还提出,燃料电池最核心技术就是MEA,国家要强调自主开发。

行业人士、专家外,上汽、宇通、银隆新能源、博创联动等在燃料电池汽车研发和产业化方面取得较大突破的主流车企和配套企业也分享了他们的经验。

衣宝廉也指出,我国和国外差距部分在于MEA的在线测量。这正是丰田的特点,不仅能够控制水,而且能够在线测量,该技术只有丰田拥有。衣宝廉希望赶快把MEA在线水含量测量做出来。

研发燃料电池较早的上汽集团目前已完成2个系列燃料电池系统,并形成2个平台的整车应用,其产业链初见雏形。汪晓健介绍,十三五期间上汽将十二五开发的200型燃料电池助力系统作为产品应用到商用车,并将与国际国内优质资源合作,研发大功率高能量密度300型燃料电池技术。

“从关键材料上看,国内燃料电池材料达到国际水平。”衣宝廉希望,有志于燃料电池的企业,投资建立燃料电池关键材料与部件的生产线,为燃料电池大规模建立成本奠定基础。”

珠海银隆新能源董事长魏银仓则强调燃料电池需要投资但不需要投机。“我们不否认燃料电池能量密度高,但也不可否认其功率密度低等缺点,燃料电池一百多年来变不成商品。而钛酸锂电池是公认的长寿命、高安全,不过其也有能量密度低的缺点。所以二者配合能够发挥各自优势、弥补彼此的短板,使成本更低、效率更高、更安全。”

SerEnergy首席商务官M.F.詹森分享了其公司甲醇燃料电池在北欧的示范应用。“我们用高温质子交换膜的技术,通过甲醇重整避免过去甲醇燃料电池出现的问题,用燃料电池的余热加热整个重整过程,提高系统的效率。”M.F.詹森说,“纯电动汽车、甲醇燃料电池汽车适合不同的应用场景,所以我们还把二者做了技术的结合,延长汽车续驶里程的同时也兼具了经济性。”

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