燃料电池产业化加速 关键技术有待突破

“碳达峰碳中和”正在引发新一轮的能源革命，一场围绕着“碳达峰碳中和”的新能源晋级赛正在悄然拉开帷幕。双碳目标之下，氢燃料电池产业化正提速发展。

财政部等五部门日前下发通知，拟将京沪粤冀豫等地纳入燃料电池汽车示范应用城市群。同时，上汽等多家车企巨头纷纷推出氢燃料电池汽车。风口之下，氢燃料电池产业将如何发展？

氢燃料电池产业化加速

燃料电池，是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，技术门槛最高。近年来，在政策加持下，国内氢燃料电池技术发展已经“超出预期”，氢燃料电池系统部分零部件如催化剂、膜电极、双极板、密封材料等，已能够实现国产化。

“经过多年积累,我国氢能已具备基本完整的产业链，基本掌握主要技术和生产工艺。地方政府积极出台相关规划和支持政策，各类资本、各类企业争相投资和布局，氢燃料电池技术在个别地方实现小规模示范应用。”中国国际经济交流中心信息部副部长、研究员景春梅表示，目前，我国乘用车燃料电池寿命超过5000小时，商用车燃料电池寿命超过1万小时，基本满足车辆运行条件；氢燃料电池汽车发动机功率密度已达到传统内燃机水平；氢燃料电池汽车续驶里程达到750公里；氢燃料电池低温启动温度达-30℃，车辆整体适用范围基本达到传统车水平。

国家电投集团氢能首席专家柴茂荣也表示，我国燃料电池技术取得了巨大突破，“目前，国内已有企业掌握催化剂、质子膜、碳纸GDL、膜电极以及电堆组装的整套生产工艺和量产技术，产品质量指标基本和日本持平；攻克了钛双极板的材料技术，掌握了加工、冲压、焊接和表面处理等工艺等。

柴茂荣说，随着氢燃料电池取得突破，应用终端开始面向大众商业化。在国内市场，2015年前，我国燃料电池汽车主要是示范样车为主，数量很少；2016年以来，燃料电池汽车快速增长，主要以城市大巴为主；2020年起，由于补贴政策的驱动，将以商用车、重卡等为主。

随着政策支持和技术突破，国内氢燃料电池产业化加速。数据显示，截至2020年年底，我国氢燃料电池汽车累计保有量达7000多辆。

诸多发展瓶颈有待突破

虽然燃料电池产业化发展已迈进一大步，但目前还面临诸多发展瓶颈，如核心零部件、基础材料、关键设备等方面仍依赖进口。

燃料电池真正的核心是电堆，而电堆的“心脏”是膜电极。据悉，膜电极是整个燃料电池技术的决定性要素，既影响寿命，又影响性能，更重要的是其占电堆成本的70％左右。

柴茂荣表示，针对不同的用途，对燃料电池的要求是不同的，我国目前只完成了增程式燃料电池电堆及系统的开发，在固定电源用长寿命堆、直驱强混交通工具用电堆等电堆开发方面远远落后，亟待攻克80000h以上的超长寿命膜电极材料技术、兆瓦级电堆及系统的开发。

“此外，当前我国氢燃料电池产业还在基础材料、关键设备两方面存在‘卡脖子’技术。”柴茂荣说，在基础材料方面，目前大部分催化剂、质子膜及碳纸均为进口产品，国内产品性能及可靠性方面与国外产品还有较大差距；在关键设备方面，燃料电池制造装备中涂布用的涂布头、自动化生产线用的多轴机器人等关键设备以进口为主。

“国内燃料电池在核心技术、关键材料和装备制造等方面，与国际领先水平仍存在明显差距，燃料电池核心技术和关键材料仍掌握在日本等发达国家手中。”景春梅表示，国产膜电极、双极板、空压机、循环泵等产品性能与国外差距较大，产业技术标准和检测认证体系不能满足市场需要。

攻关核心关键技术

国内燃料电池产业未来该如何发展？柴茂荣表示：“归根结底就是要沉得下心来扎扎实实搞技术，搞产品开发。”

柴茂荣说，需要在国家层面组织技术攻关，突破关键技术和核心材料，完全实现国产化；对标国际先进的燃料电池技术，而不是先将国外技术引进来发展几辆增程式大巴车，一哄而上寻求国家补贴；燃料电池的核心是材料技术，产业链长，需要进行战略规划，需要分工协作。

景春梅也认为，政府和企业的火力点，都应该集中在核心关键技术的薄弱环节，而不是急于扩大终端市场。“为使燃料电池产业化拥有足够的技术支撑，迫切需要加强燃料电池的材料新体系及其电化学机理过程的研究，政府资金应在基础研究环节集中发力，尽快突破核心技术和关键材料瓶颈”。

此外，业内认为，燃料电池和锂电池并不是完全竞争的态势，未来它们之间的集成或者混动会更有前景。柴茂荣表示，真正的燃料电池汽车应该是氢电混动，即大功率电堆配合小容量电池，燃料电池作为主动力，锂电池作为辅助动力和能量回收。“这样既解决续航焦虑等问题，也解决了锂电池一味追求高能量密度所带来的安全性问题，以及锂资源不足等问题”。（记者 叶伟）

转自：中国高新技术产业导报