“加氫3分鐘，續駛800至1000公里。”近來，隨著技術進步和業界重視，從國外到國內，氫燃料電池汽車再度升溫，相關零部件引發關注。
6月上旬，豐田簽署協議，聯合一汽、東風、廣汽、北汽四家汽車企業以及億華通公司計劃在年內成立聯合燃料電池系統研發（北京）有限公司。
6月16日，上海驥翀氫能科技有限公司（以下簡稱驥翀氫能）發布MH170型車用燃料電池金屬板電堆升級版，該產品單堆功率137kW，是國內外燃料電池領域已知的最大金屬板單堆功率。
當前，盡管國內氫燃料電池汽車零部件供應鏈尚不夠成熟，但各界卻越來越重視。“引導加大氫燃料電池基礎科研投入，突破核心材料和關鍵部件技術瓶頸，促進產品國產化；鼓勵、推動各地因地制宜開展氫能示范應用，推動大規模產業集群形成；引導社會資本投入，鼓勵能源企業牽頭建立穩定、便利、低成本的氫能供應體系；完善標準法規建設，加快氫氣納入能源管理體系后的管理細則制定；制定頂層氫能規劃，合理規劃加氫站，制定長期穩定的燃料電池汽車發展政策。”在今年全國兩會上，全國人大代表、長城汽車總裁王鳳英再次為發展氫燃料電池產業提出建議。
國內企業持續努力
6月12日，上市不久的美國氫燃料電池汽車創業公司尼古拉市值達到230億美元，最高點一度達到340億美元，超過了福特的市值260億美元。對于一家產品尚未批量投放市場的新創企業，其中包含的無非是業內外對氫燃料電池汽車的厚望。
就氫燃料電池汽車產業鏈而言，豐田是在氫能源領域投入較大、實力較強的汽車廠商。1992年以來，豐田在燃料電池電堆、高壓儲氫、燃料系統軟件、氫氣生成等方面積累了大量技術及專利，尤其是在電池電堆和高壓儲氫技術方面領先世界。
在國內燃料電池汽車零部件方面，依然是商用車比乘用車先進。“氫燃料電池汽車零部件整體技術不夠成熟、推廣難度較大、加氫站建設不便等因素制約了其發展。”中國公路學會客車分會專家委員會委員陳世平在接受記者采訪時說，這一清潔能源汽車的發展，應該從零部件開始，加大支持力度，推動其加快發展。
在國內，近來的氫燃料電池零部件也在不斷前行。“此次與豐田等汽車企業合作，是億華通‘自主＋合作’雙運作模式下的一次戰略性路線布局，進一步完善了億華通‘自主石墨板＋國際金屬板’雙技術路線。”億華通公司相關負責人表示，在對國際先進技術積極吸收、借鑒與合作的同時，億華通將持續深化自主石墨板技術創新，提升在氫燃料電池技術尤其是石墨板路線方面的技術儲備及產品市場競爭力。
億華通公司是清華大學節能與新能源汽車工程中心的產業化實體，也是北京清華工業開發研究院長期孵化支持的重點企業。早在14年前，億華通就聯合清華大學承接了國家“863計劃”節能與新能源汽車重點專項中的氫燃料電池客車開發，并先后參與了北京奧運會、上海世博會、新加坡首屆青奧會等多個世界級重大活動的燃料電池客車示范運營專項。億華通為福田汽車等整車企業提供燃料電池發動機系統，相關車輛已經在北京、張家口、鄭州、上海、蘇州等多地開展商業化運營，產品實現客車、公交車、物流車、轎車等多元化覆蓋。其中，北京與張家口在線運營的近300輛氫燃料電池汽車，經歷了高緯度地區冬季低溫環境考驗，運行狀況良好，為2022年北京冬奧會的示范應用提供了技術保障。
2018年，億華通與豐田開展合作。2019年4月，億華通與豐田聯合研發了60kW氫燃料電池發動機。至今，億華通的氫燃料電池發動機已經覆蓋30kW至100kW。
電堆是電化學反應發生的容器，是燃料電池動力系統的核心組件。電堆由多個燃料電池組成，核心部件為雙極板和膜電極。電堆工作時，氫氣和空氣通過管道分配到雙極板，由雙極板導流均勻分配到電極，通過電極支撐體與催化劑接觸進行電化學反應。雙極板主要分為石墨雙極板和金屬雙極板兩種。
近年來，氫燃料電池行業發展迅速，但受產業各環節技術瓶頸限制，當前市場上的電堆性能多集中在30kW至60kW，超過110kW的應用幾乎寥寥無幾。如果功率小了，可能性能達不到重卡的應用水平。驥翀氫能的130KW以上的金屬板電堆應用在重卡上，國內外尚不多見。
“137KW的單堆功率，完全可以‘落地’7.5米的物流車、8.5至12米的公交車。這意味著國內的氫燃料商用車市場不再局限于政策補貼，而是真正的滿足需求。”驥翀氫能創始人付宇介紹，功率大，意味著動力更足、應用領域更廣。另外，功率密度高，意味著電池體積更小、更方便汽車廠商做系統集成。
驥翀氫能的上述產品，采用的是金屬雙極板路線。當前，國外主流廠商也大多采用此路線。根據驥翀氫能發展規劃，2020年公司完成中試基地一期，主要功能為制造雙極板及電堆中試線；2021年完成中試基地二期，主要功能為雙極板及電堆中試線全新工藝升級；2022年至2023年，完成量產基地，該基地主要功能為電堆及關鍵部件批量制造。
亟待解決的技術問題
當前，國內氫燃料電池供應鏈雖然在一些“點”上有所突破，但整體發展仍然較慢。
“國內氫燃料電池供應鏈發展比較慢，與一些環節上存在技術問題、成本居高不下、支持政策不到位等都有一定關系。”中國公路學會客車分會高級技術顧問裴志浩在接受《中國汽車報》記者采訪時表示，逐步解決一些瓶頸問題，才能加速氫燃料電池汽車零部件行業發展。
氫燃料電池通過氫氣和氧氣間的電化學反應，將化學能轉變為電能。當前，國內生產的氫燃料電池大多只能使用2000小時至3000小時，效率只有40％。中國科學院大連化學物理研究所研究員衣寶廉院士表示，國外氫燃料電池產品使用期限比國內產品更長，國內還要解決燃料電池成本問題。要實現燃料電池大面積應用，必須解決造價高和行駛費用高的問題。
價格高的源頭之一是催化劑含鉑量高。在氫燃料發電的過程中，需要用到含鉑催化劑，但鉑金屬于貴金屬。在豐田，其氫燃料電池車Mirai每輛車用鉑20克，約合0.17g/kW。因此，通過技術進步，不斷降低鉑金屬使用量，也是降低氫燃料電池汽車使用成本的途徑之一。
解決氫燃料電池核心組件的技術難關，國內的企業與科研單位正在合作攻關。上海交通大學、新源動力股份有限公司、上汽集團和上海治臻新能源裝備有限公司共同研發的“高功率密度燃料電池薄型金屬雙極板及批量化精密制造技術”獲得2019年度上海市技術發明獎特等獎。通常情況下，電堆占燃料電池系統60％的成本及整車30％的成本，成為燃料電池汽車降低成本的重要路徑。
“由于氫燃料電池汽車對于大功率、長距離、低成本的要求，燃料電池電堆發展趨勢應該是從原來增程式或小功率向全功率模式轉變。”該專項負責人、上海交通大學機械與動力工程學院教授來新民告訴記者，歷經十余年研究，發明了薄型金屬雙極板“兩板三場”新結構。基于該結構，氫、氧、水流場的新型分配形式，創造出第三代12款金屬雙極板。這是業界首個400片115kW大功率車用電堆，實現了燃料電池汽車的全功率驅動，加一次氫氣，可以續駛600公里。“這只是中國氫能源燃料電池汽車發展的一步。”來新民表示，要在新能源汽車上真正實現彎道超車，還需要在多個部件、材料、系統上有更大的突破。
當前，雖然氫能源推廣逐漸形成更多共識，既能達到零排放的低碳環保，又能如同汽油車一樣沒有續駛里程焦慮，但受零部件技術、基礎設施等條件制約，氫能源未能大范圍普及。國內氫燃料電池汽車累計銷量依然有限，加氫站也僅有數十座。同時，氫燃料電池汽車推廣應用的領域主要在公交、物流等領域。
王鳳英認為，國內氫能產業集群未形成規模化，氫能供應體系尚不穩定，核心材料和關鍵零部件技術尚不成熟，氫能產業得不到快速且健全的發展。其實，這些問題也是業內專家、學者和企業家的普遍共識。
發展前景值得期待
當前，開發氫能、燃料電池等新一代能源技術，已成為國家創新驅動發展戰略的重要內容之一。近年來，國家積極推動充電、加氫等設施建設，推動氫燃料電池行業進入快速發展期。各地積極出臺政策加以跟進，全力支持氫燃料電池車發展。
至今，全國有20多個省發布了氫能產業發展規劃，在長三角、珠三角、京津冀等地區，氫能已經有一些小規模示范應用。一些地方形成了制備、儲運、加注燃料電池和下游應用的完整產業鏈。日前發布的《北京市加快新型基礎設施建設行動方案（2020年至2022年）》提出，探索推進氫燃料電池等綠色先進技術在特定邊緣數據中心試點應用，打造國內領先的氫燃料電池汽車產業試點示范城市。《天津市氫能產業發展行動方案（2020年至2022年）》提出，天津市將構建技術、產業、應用融合發展的氫能產業生態圈；到2022年，氫能產業總產值突破150億元；在技術產業方面，到2022年，培育和引進一批氫氣制備和儲運、氫燃料電池制造、科技研發和配套服務等企業，引進培育2至3家在氫燃料電池及核心零部件、動力系統集成、檢驗檢測等領域具有國際競爭力的優勢企業，積極爭取國家有關氫能產業集群的試點，初步形成氫能全產業鏈發展格局。
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