当前,世界很多国家已经把氢燃料电池技术作为未来能源战略部署的重要组成部分。破解成本难题,已经成为推动氢燃料电池商用车发展的重要基础。

是什么让氢燃料电池商用车成本居高不下?寻求思路破解难题

近年来,氢燃料电池汽车的发展成为业内关注的焦点。

9月21日,财政部、工信部等五部门联合发布的《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》提出,要重点推动燃料电池汽车在中远途、中重型商用车领域的产业化应用,这将加速氢燃料电池汽车在商用车领域更早实现落地。

但能否真正落地和规模应用仍有诸多难题待解,其中之一就是成本高企。“氢燃料电池客车的整车采购成本,是燃油车和纯电动汽车的两倍以上。”福田汽车新能源系统集成副总工程师兼燃料电池客车产品总监魏长河近日在第五届国际氢能与燃料电池汽车大会(FCVC 2020)上指出的问题,正是阻碍国内氢燃料电池商用车推广应用的首要难题。

成本高昂成为阻力

“成本是决定氢燃料电池商用车是否能够全面发展、快速发展的关键。”中国汽车流通协会商用车专业委员会秘书长钟渭平在接受《中国汽车报》记者采访时表示,其成本居高不下的真正原因是产业链上核心技术、关键零部件技术尚未突破,对外依赖程度较高;基础设施建设不足;以及标准法规不完善等。

对此,天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室副主任姚春德也表示认同。他指出,整车成本高,原因有很多,原材料、零部件及基础设施建设等产业链各环节都有涉及。他从技术角度总结了以下几个主要原因:

一是关键原材料和零部件依赖进口。如空压机、氢喷射泵以及质子交换膜、催化剂、碳纸及碳布等。其中,作为催化剂主要材料的铂金是稀有金属,全球产量很低,价格昂贵,约是黄金的四倍,即使在丰田的精益化生产情况下,每辆氢燃料电池客车至少要使用铂金150克,而且铂金催化剂多数依赖进口,成本较高;同时,质子交换膜也是大量进口,一般工作温度为85℃至90℃,温度过低过高都不起作用。

二是整车制造成本高。国产氢燃料电池汽车的综合制造成本平均约为150万元左右/辆,同类性能的电动车和燃油车造价仅为其1/6和1/10。

三是制氢技术落后。目前国内制氢大多来自甲醇与煤气,杂质较多且影响使用。适用于氢燃料电池汽车的电解水制氢纯度较好,但传统电解水制氢方法——碱性电解槽、压缩机制冷氢液化等技术效率较低,成本较高,尚难以大规模应用。

四是氢气存储、运输以及加氢基础设施等方面,也有技术不足和成本过高的问题,这些都使氢燃料电池商用车的使用成本增加,不利于规模推广。

此外,钟渭平还表示,政策、标准的规范也对成本有着间接的影响,如我国现行政策将氢气列入道路运输的危险品,运输量严格控制,现阶段基本没有经济性可言。

寻求思路破解难题

氢能被普遍认为是实现零排放社会的最佳能源解决方案之一。近年来,世界各主要国家和地区都在加速推进氢燃料电池商用车的应用。因此,破解成本之困,是当前首要解决的难题。

那么如何解决?采访中,姚春德和钟渭平都认为,应以技术创新、专项攻关来破解成本居高不下的难题。

首先,通过技术创新,降低氢燃料电池汽车关键零部件成本。如氢燃料电池的铂金催化剂、质子交换膜和双极板等关键零部件,国内已有企业和机构在做相关研发,通过降低铂金的用量或寻找替代金属达到降低成本的目的。

据悉,目前,清华大学与武汉喜玛拉雅光电科技公司联合,攻克了燃料电池催化剂量产技术,以及膜电极、双极板等关键材料的制备工艺制备,实现了国产化替代。在空压机方面,无锡毅合捷集团与英国Aeristech已于2019年签署协议,将合资建设燃料电池空压机无锡工厂,预计到2025年实现5万台燃料电池空压机的产能。

其次,针对燃料电池技术进行攻关。据了解,燃料电池系统是氢燃料电池商用车的核心,成本占比高达52.9%,再者是高压储氢罐及蓄电池,成本占比分别为33.7%和5.8%。目前,燃料电池系统和储氢罐核心技术均掌握在欧美日企业手中,国内企业需在此方面下功夫,突破技术难题,关键技术掌握在国内企业手中,才能相应地降低成本。

第三,扩大加氢站等基础设施建设规模。氢燃料电池商用车投放市场的数量,与加氢站建设的数量有直接关系。加氢站数量持续增长,才能有效助推氢燃料电池商用车大规模投放市场,确保了车辆的日常使用,才能进一步促进加氢站的发展,从而降低使用成本。

“成本回归到合理水平,取决于车辆在市场上批量化的应用,一定要通过市场大规模的应用才能够把固定成本分摊。如果价格居高不下,就容易把用户都拒之于氢燃料电池商用车应用的门槛之外。”钟渭平解释道,“只有成本降低,才能进一步促进产业发展。”

降本增效推动发展

当前,世界很多国家已经把氢燃料电池技术作为未来能源战略部署的重要组成部分。破解成本难题,已经成为推动氢燃料电池商用车发展的重要基础。

中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长李骏在FCVC 2020上表示,我国氢能与燃料电池技术较5年前有了长足进步,但在技术水平上仍然与国际先进水平存在一定的差距,尤其是在燃料电池系统的有效性和可靠性上仍有待提高。

“现在一辆氢燃料电池客车售价300万元也属正常,要想通过不断降低成本,将售价降到100万元以内,这需要一个过程,也需要不断的进行技术创新和迭代,才能够突破这方面的瓶颈。”钟渭平表示。

在企业层面,已经有越来越多的企业针对氢燃料电池汽车技术难题开展技术攻关。不仅有上海捷氢科技、重塑新能源科技、长城汽车未势能源等供应商抢先布局,而且福田汽车、华菱星马等商用车企业已有氢燃料电池商用车产品亮相。

“凭借自主创新,华菱星马已掌握了相关核心技术,技术水平位居全国同类车企前列。”华菱星马集团新能源汽车研究所所长牛俊告诉记者,通过技术创新,华菱星马不断降低氢燃料电池商用车成本,成效显著。

“截至到目前,我们已经开发了四代产品,正在研发并进行示范应用的是我们开发的第四代氢燃料电池商用车,将在2022年服务于北京冬奥会。”魏长河表示,未来会通过规模化的示范运行,从多方面降低成本。

政策的支持,受到业界关注。“五部门《通知》中提出‘先奖后补’,这比纯电动汽车的直接补贴更为切合实际,有利于克服弊端,激发活力,良性竞争促使企业真正投入技术研发,破解氢燃料电池商用车成本居高不下的难题,推动氢燃料电池商用车的发展。”姚春德如此表示。

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