屡遭“抛弃”的背后：氢燃料电池的核心技术是硬伤

据外媒报道，日产宣布暂停与戴姆勒和福特合作开发燃料电池汽车的计划，并专注于电动汽车的开发。氢燃料电池技术一度很受欢迎，但在其日本本土却遇到了障碍。无独有偶，福特汽车公司也在6月13日发表声明称，其与戴姆勒在不列颠哥伦比亚省本纳比的燃料电池合资企业将于2018年夏天关闭。然而，企业分拆是很常见的，他们正忙于分拆。在这里，奥迪和现代宣布，他们已经达成了一项专利交叉许可协议，并将共同开发氢燃料电池汽车。与纯电动汽车的技术路线相比，氢燃料电池汽车为什么在世界上引起如此大的争议？要解决这个问题，我们不仅要了解氢燃料电池的技术问题和挑战，还要了解政府推广这项技术背后的动机。氢燃料电池汽车为何一再被“抛弃”？从技术角度来看，燃料电池是一种能量转换装置。与普通电池不同，氢燃料电池是一种将氢气和氧气结合以产生电、水和热的电化学装置。除了微量二氧化碳和氮氧化物外，反应产生的废物主要是水。燃料电池的效率是单独氢气燃烧的2-3倍，而且安静无污染。然而，为什么拥有如此多优势的燃料电池汽车会被许多车企“抛弃”呢？这将从氢能产业链开始。氢能全产业链由氢气制备、氢气储存、运输和填充以及氢气应用组成。其中，氢气的制备是氢能应用的基础，氢气的储存、运输和填充是氢能运用的核心保障，不同方向的应用是氢能实际应用的主要方式和最佳体现。根据产业链的位置，链中的企业大致可以分为三部分：上游，主要包括氢资源的生产和运输；中游是燃料电池系统，主要是电池堆和储氢设备及附件；

下游是应用领域，包括加氢站和新能源汽车应用。区分这三个环节，让我们看看每个部分面临的问题和挑战：首先，关键技术难以克服。了解燃料电池堆组件的人都熟悉燃料电池的核心技术——“质子交换膜”。然而，到目前为止，除了美国的杜邦公司，世界上还没有其他公司能够商业供应氢燃料电池的质子交换膜材料。日本也有一家公司可以生产同样的产品，但由于众所周知的原因，这家公司拒绝向任何国家销售产品。第二，成本太高1。燃料电池汽车相对独立和复杂的动力系统直接导致燃料电池汽车成本的增加。例如，丰田Mirai售价6.9万美元，远高于同级别的其他汽车。2、根据数据显示，目前建设一座加氢能力超过200公斤的加氢站需要1000多万元，如此高昂的建设成本显然是阻碍加氢站快速发展的最大障碍。3.在目前的技术条件下，氢燃料电池的催化剂是铂。铂在世界上非常便宜（大约是黄金的两倍）。全球年产量约为200吨，其中60%还用作珠宝材料。此外，铂作为催化剂需要高纯度的氢气，氢气纯度需要达到99.99%以上。第三，安全问题在燃料电池加氢的背后，需要一套完整的氢能生产和运输网络作为支撑。氢气本身的安全、加注氢燃料时的安全以及操作过程中的安全都需要解决。一般来说，加氢站的储氢装置应满足耐高压、在线监测功能、发生危险时自动报警以及良好的经济性的要求。显然，满足这些要求的加氢站的初始建设成本不会低。国内燃料电池支持政策陆续出台，但仍不受专家青睐。得益于国家的优惠政策和支持，我国燃料电池汽车技术已初步掌握整车、动力系统和核心部件的核心技术，基本建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车和燃料电池城市公交车动力系统技术平台。在产业链支撑方面，我国初步形成了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC转换器、驱动电机、供氢系统等关键零部件的配套研发体系，实现了100个汽车动力系统和整车的生产能力。目前具有“动力系统平台的车辆自适应、电动混合能源的功率控制、车载高压储氢系统和工业副产品氢气的净化利用”的技术特点。“十二五”期间，同济大学、一汽集团、东风汽车、奇瑞汽车和长安汽车分别制造了燃料电池汽车。2018年6月14日，同济大学与嘉兴市政府、嘉兴市秀洲区政府签约，在上海同济大学建设新能源汽车产业基地项目。三方将共同推动在嘉兴市秀洲区设立新能源汽车研发生产项目。新能源汽车产业基地包括以下四部分：（1）同济大学（嘉兴）新能源汽车研究院。（2） 商用车和乘用车生产制造基地。（3） 氢能产业基地。（4） 氢能应用项目。其中，新能源汽车研究院作为同济大学二级非独立法人研究机构，将设立五个研发中心：氢燃料动力总成研发中心、智能网联系统研发中心、商用车研发中心、乘用车研发中心和国际氢能合作研发中心。上汽集团制定了燃料电池汽车发展的五年计划，以鑫源动力为燃料电池组供应商，并开始在燃料电池汽车的研发上投入大量资金。据OFweek产业研究院统计，自2017年1月以来，全国共生产了150辆氢燃料公交车……

其中北汽福田汽车有限公司和有限公司的总市场份额为84%。2018年6月14日，广东省人民政府发布《关于加快新能源汽车产业创新发展的意见》，指出要全面推进公共交通（氢燃料电池汽车）电动化，是继北京、上海、苏州、武汉之后，又一个发布氢燃料电池汽车相关政策的省市。与此同时，大同、青岛、扬州等地也在计划支持氢燃料电池的发展。据不完全统计，2017年，我国燃料电池汽车商业化订单实现了1000辆的突破。据同花顺财经了解，几乎所有与燃料电池、上游制氢储氢、材料相关的公司，如福田汽车、富瑞特设备、华昌化工、同济科技等，都相继宣布将加大对氢燃料电池的投资。看起来市场前景光明，资本热情高涨，投资加码，但与外国同行相比，中国起步太晚了。自2001年以来，中国才开始研发氢燃料电池汽车。氢能产业的发展规划首先在2016年10月发布的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书（2016）》中提出，随后在《中国制造2025》中明确提出了燃料电池汽车的发展规划。在美国，通用汽车从1966年开始开发氢燃料电池汽车，日本的本田从1992年开始。同济大学新能源汽车工程中心张存满教授表示， “中国的氢燃料汽车技术落后于外国发达国家5-10年，起步较晚的中国面临着外国燃料电池汽车突破技术难题，开始克服成本和服务设施，而中国仍然面临技术问题。如果差距保持在5年左右，仍有机会赶上如果超过10年，就很难赶上。“尽管学术界和工业界普遍认为氢气将极大地丰富未来的能源系统，各国和企业对燃料电池汽车市场都抱有极大的热情和希望，但不断清洁的传统石化能源和更多能源储备的挖掘将给氢气的大规模利用带来不确定性核心技术、车辆和加氢站的成本和安全问题是政府和企业之间不可逾越的鸿沟。清华大学汽车研究所所长、博士生导师陈全石教授在接受媒体采访时表示，政府和车企应该与大学和其他研究机构合作，解决膜、催化剂和板材等基础问题，而不是制造多少辆汽车。在他看来，燃料电池技术无法取代纯电动技术。据外媒报道，日产宣布暂停与戴姆勒和福特合作开发燃料电池汽车的计划，并专注于电动汽车的开发。氢燃料电池技术一度很受欢迎，但在其日本本土却遇到了障碍。无独有偶，福特汽车公司也在6月13日发表声明称，其与戴姆勒在不列颠哥伦比亚省本纳比的燃料电池合资企业将于2018年夏天关闭。然而，企业分拆是很常见的，他们正忙于分拆。在这里，奥迪和现代宣布，他们已经达成了一项专利交叉许可协议，并将共同开发氢燃料电池汽车。与纯电动汽车的技术路线相比，氢燃料电池汽车为什么在世界上引起如此大的争议？要解决这个问题，我们不仅要了解氢燃料电池的技术问题和挑战，还要了解政府推广这项技术背后的动机。氢燃料电池汽车为何一再被“抛弃”？从技术角度来看，燃料电池是一种能量转换装置。与普通电池不同，氢燃料电池是一种将氢气和氧气结合以产生电、水和热的电化学装置。除了微量二氧化碳和氮氧化物外，反应产生的废物主要是水。燃料电池的效率比单独氢气燃烧的效率高2-3倍，而且安静……

无污染。然而，为什么拥有如此多优势的燃料电池汽车会被许多车企“抛弃”呢？这将从氢能产业链开始。氢能全产业链由氢气制备、氢气储存、运输和填充以及氢气应用组成。其中，氢气的制备是氢能应用的基础，氢气的储存、运输和填充是氢能运用的核心保障，不同方向的应用是氢能实际应用的主要方式和最佳体现。根据产业链的位置，链中的企业大致可以分为三部分：上游，主要包括氢资源的生产和运输；中游是燃料电池系统，主要是电池堆和储氢设备及附件；

下游是应用领域，包括加氢站和新能源汽车应用。区分这三个环节，让我们看看每个部分面临的问题和挑战：首先，关键技术难以克服。了解燃料电池堆组件的人都熟悉燃料电池的核心技术——“质子交换膜”。然而，到目前为止，除了美国的杜邦公司，世界上还没有其他公司能够商业供应氢燃料电池的质子交换膜材料。日本也有一家公司可以生产同样的产品，但由于众所周知的原因，这家公司拒绝向任何国家销售产品。第二，成本太高1。燃料电池汽车相对独立和复杂的动力系统直接导致燃料电池汽车成本的增加。例如，丰田Mirai售价6.9万美元，远高于同级别的其他汽车。2、根据数据显示，目前建设一座加氢能力超过200公斤的加氢站需要1000多万元，如此高昂的建设成本显然是阻碍加氢站快速发展的最大障碍。3.在目前的技术条件下，氢燃料电池的催化剂是铂。铂在世界上非常便宜（大约是黄金的两倍）。全球年产量约为200吨，其中60%还用作珠宝材料。此外，铂作为催化剂需要高纯度的氢气，氢气纯度需要达到99.99%以上。第三，安全问题在燃料电池加氢的背后，需要一套完整的氢能生产和运输网络作为支撑。氢气本身的安全、加注氢燃料时的安全以及操作过程中的安全都需要解决。一般来说，加氢站的储氢装置应满足耐高压、在线监测功能、发生危险时自动报警以及良好的经济性的要求。显然，满足这些要求的加氢站的初始建设成本不会低。国内燃料电池支持政策陆续出台，但仍不受专家青睐。得益于国家的优惠政策和支持，我国燃料电池汽车技术已初步掌握整车、动力系统和核心部件的核心技术，基本建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车和燃料电池城市公交车动力系统技术平台。在产业链支撑方面，我国初步形成了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC转换器、驱动电机、供氢系统等关键零部件的配套研发体系，实现了100个汽车动力系统和整车的生产能力。目前具有“动力系统平台的车辆自适应、电动混合能源的功率控制、车载高压储氢系统和工业副产品氢气的净化利用”的技术特点。“十二五”期间，同济大学、一汽集团、东风汽车、奇瑞汽车和长安汽车分别制造了燃料电池汽车。2018年6月14日，同济大学与嘉兴市政府、嘉兴市秀洲区政府签约，在上海同济大学建设新能源汽车产业基地项目。三方将共同推动在嘉兴市秀洲区设立新能源汽车研发生产项目。新能源汽车产业基地包括以下四部分：（1）同济大学（嘉兴）新能源汽车研究院。（2） 商用车和乘用车生产制造基地。（3） 氢能产业基地。（4） 氢能应用项目。其中，新能源汽车研究院作为同济大学二级非独立法人研究机构，将设立五个研发中心：氢燃料动力总成研发中心、智能网联系统研发中心、商用车研发中心、乘用车研发中心和国际氢能合作研发中心。上汽集团制定了燃料电池汽车发展的五年计划，以鑫源动力为燃料电池组供应商，并开始在燃料电池汽车的研发上投入大量资金。据OFweek产业研究院统计，自2017年1月以来，全国共生产了150辆氢燃料公交车……

其中北汽福田汽车有限公司和有限公司的总市场份额为84%。2018年6月14日，广东省人民政府发布《关于加快新能源汽车产业创新发展的意见》，指出要全面推进公共交通（氢燃料电池汽车）电动化，是继北京、上海、苏州、武汉之后，又一个发布氢燃料电池汽车相关政策的省市。与此同时，大同、青岛、扬州等地也在计划支持氢燃料电池的发展。据不完全统计，2017年，我国燃料电池汽车商业化订单实现了1000辆的突破。据同花顺财经了解，几乎所有与燃料电池、上游制氢储氢、材料相关的公司，如福田汽车、富瑞特设备、华昌化工、同济科技等，都相继宣布将加大对氢燃料电池的投资。看起来市场前景光明，资本热情高涨，投资加码，但与外国同行相比，中国起步太晚了。自2001年以来，中国才开始研发氢燃料电池汽车。氢能产业的发展规划首先在2016年10月发布的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书（2016）》中提出，随后在《中国制造2025》中明确提出了燃料电池汽车的发展规划。在美国，通用汽车从1966年开始开发氢燃料电池汽车，日本的本田从1992年开始。同济大学新能源汽车工程中心张存满教授表示， “中国的氢燃料汽车技术落后于外国发达国家5-10年，起步较晚的中国面临着外国燃料电池汽车突破技术难题，开始克服成本和服务设施，而中国仍然面临技术问题。如果差距保持在5年左右，仍有机会赶上如果超过10年，就很难赶上。“尽管学术界和工业界普遍认为氢气将极大地丰富未来的能源系统，各国和企业对燃料电池汽车市场都抱有极大的热情和希望，但不断清洁的传统石化能源和更多能源储备的挖掘将给氢气的大规模利用带来不确定性核心技术、车辆和加氢站的成本和安全问题是政府和企业之间不可逾越的鸿沟。清华大学汽车研究所所长、博士生导师陈全石教授在接受媒体采访时表示，政府和车企应该与大学和其他研究机构合作，解决膜、催化剂和板材等基础问题，而不是制造多少辆汽车。在他看来，燃料电池技术无法取代纯电动技术。

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