日前，國(guó)家電投集團(tuán)中央研究院的控股子公司——國(guó)家電投集團(tuán)氫能科技發(fā)展有限公司（以下簡(jiǎn)稱氫能公司）總師柴茂榮博士帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)，在燃料電池開發(fā)領(lǐng)域取得重大突破：實(shí)現(xiàn)了燃料電池技術(shù)的自主化、能夠?qū)?biāo)世界上最先進(jìn)的技術(shù)、同時(shí)將成本控制到了最低。我國(guó)氫能源燃料電池的研究又向前邁出了一大步。

與電能相比，氫能是更為理想的二次能源

社會(huì)得到高度發(fā)展的同時(shí)，現(xiàn)代人對(duì)于環(huán)境保護(hù)以及節(jié)能的意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)。新的時(shí)代背景下，傳統(tǒng)燃油汽車逐漸會(huì)被淘汰，以新能源為主要?jiǎng)恿Φ钠噷⒊蔀樾碌氖袌?chǎng)寵兒，其中，氫燃料電池汽車與動(dòng)力電池汽車最受關(guān)注。2018年5月份，豐田北海道生產(chǎn)線的一臺(tái)Mirai氫燃料電池車以"加氫3分鐘，續(xù)航600公里"的標(biāo)簽掀起了一陣關(guān)于氫燃料電池與動(dòng)力電池哪個(gè)更有前景的討論。畢竟電動(dòng)汽車"快充20分鐘，續(xù)航300公里"就已經(jīng)算得上是業(yè)內(nèi)翹楚。

數(shù)據(jù)面前，似乎氫燃料電池是更加被看好的那個(gè)。與動(dòng)力電池相比，氫能源電池有著以下幾點(diǎn)較為突出的優(yōu)勢(shì)。第一，氫能實(shí)現(xiàn)可再生電能到能源系統(tǒng)的大規(guī)模集成。比如風(fēng)能電、太陽(yáng)能電，直接上電網(wǎng)就可以用來(lái)生產(chǎn)氫，再通過(guò)氫能發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，在特種、工程搶險(xiǎn)以及在汽車上都能夠得到運(yùn)用；第二，氫允許跨地域和跨季節(jié)的能源分配，并能夠?yàn)槟茉聪到y(tǒng)的彈性提供緩沖。而這個(gè)是電能不能做到的；第三，動(dòng)力電池汽車一般適用于短距離運(yùn)輸和輕型車輛，而氫燃料電池汽車則能夠以更輕的重量?jī)?chǔ)存更多的能量，更加適合重載和長(zhǎng)距離運(yùn)輸。

世界各國(guó)相繼投入研發(fā)，對(duì)氫能的研究成一大趨勢(shì)。

近年來(lái)，氫能作為一種清潔、高效、安全以及可持續(xù)的新型能源，越來(lái)越受到重視，世界上很多國(guó)家尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛確立了氫能發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)氫能的研究成了世界范圍內(nèi)的一大趨勢(shì)。日本明確將"推進(jìn)氫能社會(huì)"作為國(guó)家戰(zhàn)略；美國(guó)政府成立了氫能與燃料電池辦公室，并且開始實(shí)施H2USA氫能基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃；德國(guó)開展Power-to-Gas(P2G)示范項(xiàng)目，并開始實(shí)施H2Mobility等計(jì)劃；英國(guó)制定了H2MobilityRoadmap路線圖；歐盟則開展了燃料電池與氫能聯(lián)合項(xiàng)目（FCH2JU）。

近年來(lái)我國(guó)也在大力加強(qiáng)氫能開發(fā)戰(zhàn)略布局。2016年氫能產(chǎn)業(yè)正式成為《"十三五"國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》8項(xiàng)發(fā)展任務(wù)之一，而作為氫能開發(fā)的關(guān)鍵一環(huán)燃料電池技術(shù)的開發(fā)和推廣尤其受到關(guān)注；2017年氫能公司成立，該公司作為國(guó)家電控集團(tuán)中央研究院的控股子公司，主要負(fù)責(zé)開展以氫燃料電池為核心的氫能關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化研究；2018年2月11日，中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在京成立，這是一個(gè)跨學(xué)科、跨行業(yè)、跨部門的國(guó)家級(jí)氫能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，標(biāo)志著發(fā)展氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)達(dá)成"國(guó)家共識(shí)"。而在國(guó)家政策的扶持下，在眾多科研人員不斷地努力研究下，我國(guó)對(duì)于氫能源的研究取得了非常大的進(jìn)展。

本次新燃料電池的三大優(yōu)點(diǎn)：

首先就是實(shí)現(xiàn)了燃料電池技術(shù)的自動(dòng)化。資料顯示，以往我國(guó)燃料電池的研發(fā)要么是從國(guó)外購(gòu)入核心技術(shù)，要么就是從不同國(guó)家購(gòu)買零部件，然后運(yùn)用國(guó)外的技術(shù)進(jìn)行組裝，其中外購(gòu)產(chǎn)品率更是超過(guò)70%至80%，自主研發(fā)只占據(jù)其中很小的一部分。此次氫能公司不但在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破，而且其研發(fā)的燃料電池堆在所有關(guān)鍵技術(shù)方面均為國(guó)產(chǎn)，包括催化劑載體、催化劑合成、擴(kuò)散層制造、膜電極涂敷、流路設(shè)計(jì)、材料開發(fā)、成型工藝、防腐涂層與工藝、電極絕緣密封、電堆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電堆組裝工藝、電堆密封工藝、水熱平衡仿真、系統(tǒng)控制、空氣泵以及其它附屬設(shè)備等等方面，都實(shí)現(xiàn)了燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈的完全自主化。

其次，新的燃料電池能能夠?qū)?biāo)當(dāng)前世界最先進(jìn)水平。據(jù)介紹，此次開發(fā)成功的燃料電池屬于第三代電堆，對(duì)標(biāo)目前世界最先進(jìn)水平。以燃料電池的核心部件雙極板為例，新研制的非不銹鋼金屬雙極板無(wú)論是在厚度、導(dǎo)電性，還是在加工成型工藝和耐腐蝕性方面均達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。而以此為基礎(chǔ)研發(fā)的燃料電池堆功率密度可大于3．0kW／L；耐久性能推計(jì)將大于10000hr；Pt用量可小于30g——Pt／120kW，這些數(shù)據(jù)指標(biāo)均居于世界前列。

最后，成本優(yōu)勢(shì)凸顯。由于是自主研發(fā)，此次研制的燃料電池堆還具有價(jià)格較低的優(yōu)勢(shì)，如正式投產(chǎn)，預(yù)計(jì)其成本會(huì)較國(guó)外進(jìn)口堆大幅降低。這一點(diǎn)對(duì)于燃料電池迅速進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段無(wú)疑有著重要意義。

我國(guó)氫能源電池開發(fā)起步晚，關(guān)鍵技術(shù)仍有差距

相比國(guó)外同行，我國(guó)氫能源燃料電池的開發(fā)起步太晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家差距較為明顯。據(jù)悉我國(guó)開始進(jìn)行氫燃料電池汽車的研發(fā)工作始于2001年，首次提出氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃是在2016年10月發(fā)布的《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書（2016）》中，而隨后發(fā)布的《中國(guó)制造2025》中才明確提出了燃料電池的汽車發(fā)展規(guī)劃。在美國(guó)，通用在1966年就開始了氫能源燃料電池汽車的研發(fā)，而日本的本田也早在1992年就開始了對(duì)氫能源燃料的研究。當(dāng)今社會(huì)日新月異，科技的發(fā)展甚至可以以秒來(lái)計(jì)，更不用說(shuō)落后長(zhǎng)達(dá)三十年了，而起步太晚也導(dǎo)致了在關(guān)鍵技術(shù)上與西方國(guó)家還是有較大的差距。比如"質(zhì)子交換膜"是燃料電池的一大核心技術(shù)，然而到目前為止，全球能夠商業(yè)化供應(yīng)氫燃料電池質(zhì)子交換膜材料的公司除了美國(guó)杜邦，再無(wú)他家。日本境內(nèi)倒也有一家公司可以生產(chǎn)，但這家公司明確拒絕對(duì)任何國(guó)家銷售該產(chǎn)品。

應(yīng)加快氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化

1月12日下午，全國(guó)政協(xié)副主席、中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主席萬(wàn)鋼在中國(guó)電動(dòng)汽車百人論壇中表示："發(fā)達(dá)國(guó)家把氫作為能源管理，創(chuàng)造了科學(xué)安全的氫加注站建設(shè)和車載氫罐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)測(cè)體系，有利推動(dòng)了燃料電池汽車商業(yè)化。建議各車企及相關(guān)單位借鑒先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)試點(diǎn)成果，抓緊研究修訂氫能、加氫站和儲(chǔ)氫技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提升檢測(cè)能力，盡快破除標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)障礙和市場(chǎng)準(zhǔn)入壁壘，加強(qiáng)和完善氫能生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)和供銷體系建設(shè)。"

萬(wàn)鋼同時(shí)指出，應(yīng)該及時(shí)把產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)向燃料電池汽車拓展，我國(guó)已形成的電-電混動(dòng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，適合燃料電池技術(shù)特點(diǎn)，也適應(yīng)我國(guó)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)。據(jù)悉，我國(guó)氫能來(lái)源廣泛，既有大量的工業(yè)副產(chǎn)氫氣，又有大量的棄風(fēng)棄光電、低谷電等可供制氫的存量資源，但目前還未形成可持續(xù)的商業(yè)模式。

燃料電池技術(shù)不能代替純電動(dòng)技術(shù)

盡管學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為氫能將極大地豐富未來(lái)的能源體系、各國(guó)家層面和企業(yè)層面也都對(duì)燃料電池汽車市場(chǎng)抱有很大的熱情和希望，但是不斷清潔化的傳統(tǒng)石化能源以及更多能源儲(chǔ)備的發(fā)掘甚至純電動(dòng)汽車的發(fā)展，都給氫能的大規(guī)模利用帶來(lái)了很大的不確定性。而且核心技術(shù)、車輛和加氫站的巨大成本、安全問(wèn)題等都是橫跨在政府和企業(yè)面前的一道鴻溝。

另一方面，眾所周知，近年來(lái)純電動(dòng)汽車的研究可謂如火如荼，無(wú)論是國(guó)外的特斯拉，還是小鵬汽車、蔚來(lái)汽車等新興車企，在純電動(dòng)汽車這一領(lǐng)域，都想要分得更大的市場(chǎng)蛋糕，電動(dòng)汽車市場(chǎng)也在近兩年開始變得火爆起來(lái)。而反觀氫能源燃料汽車，在公眾面前，其更像是一個(gè)陌生人。對(duì)此，清華大學(xué)汽車研究所所長(zhǎng)、博士生導(dǎo)師陳全世教授表示，對(duì)于氫能源燃料，汽車政府和車企應(yīng)該聯(lián)合大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)，把膜、催化劑、極板等基礎(chǔ)問(wèn)題解決了，而不是做多少輛車。同時(shí)在他看來(lái)，燃料電池技術(shù)也并不能取代純電動(dòng)技術(shù)。