余卓平：氢能汽车产业化不易

当丰田、本田、梅赛德斯-奔驰、宝马等众多车企积极营造氢动力汽车的火热氛围时，国内一些机构和学者再次将目光转向纯电动和混合动力以外的路径选择。谁能在这轮比赛中获胜？如何陷入困境？同济大学汽车学院院长、国家燃料电池汽车与动力系统工程技术研究中心主任于卓平接受了笔者的独家采访。

起步不要落后

2001年至2002年，中国的氢动力汽车最为火爆。当时，美国布什政府非常重视燃油汽车，认为这是一个革命性的发展方向，通用汽车等美国汽车公司都对氢能感兴趣。在这样的国际背景下，中国汽车工业也掀起了燃油汽车的热潮。

中国第一辆氢动力汽车于2002年研发出来。尽管它比世界上第一辆氢动力汽车晚了五年才出现，但从技术角度来看，它并不比国际一流水平差多少。世界上第一辆燃油车由梅赛德斯-奔驰公司于1993年至1994年生产。那是一辆小型货车。由于当时燃料电池体积巨大，它只能安装在一辆小型货车上。此后，梅赛德斯-奔驰又花了三年时间，并于1997年推出了第一代氢动力汽车。汽车的座椅可以容纳人，但由于安装了燃料电池，后备箱已经满了。

2002年左右，中国的技术与梅赛德斯-奔驰几乎同步，也得到了世界范围的认可。2008年北京奥运会举行时，中国有20辆改装的氢动力汽车在北京进行演示，马拉松比赛中的领先汽车就是其中之一。该车采用帕萨特外壳，氢能源系统是自主研发的。大众汽车了解后，对这20辆从中国改装的氢动力汽车非常感兴趣，并将其借来加州进行了半年的演示。

可以看出，从2001年到2008年，中国的氢能源汽车基本上与国际最先进水平处于同一梯队，但很快氢能源发展的寒冬来临。

这种环境变化的主要原因是国际汽车的发展趋势发生了变化。2008年，美国奥巴马政府认为纯电动汽车应该是发展的首选，美国政府的支持资金开始转向储能电池。经过美国新能源汽车的战略调整，中国的汽车行业也开始对纯电动汽车的发展抱有极大的热情。

但是，新能源汽车的技术路径永远不应该是一项技术火热，其他技术被压制。在一些人看来，美国政府将纯电动汽车视为发展方向，中国也应该在这条路上发展。事实上，尽管美国政府推广纯电动汽车，但美国、日本和其他国家几乎没有一家汽车制造商对氢动力汽车充耳不闻。

如今，丰田汽车公司提议在2015年实现氢动力汽车的工业化，这绝不是一款开发一两年的氢动力汽车。氢能源电池最大的优点是其能量密度和功率密度远高于纯电动电池，而且氢能源汽车可以长距离行驶，充氢时间远短于充电时间。

此前困扰氢动力汽车发展的两大问题是氢动力汽车的成本和寿命。成本问题主要体现在铂金的价格上。铂一直被认为是无法降低氢动力汽车成本的主要原因。如今，铂的国际价格一直在下降，随着汽车技术的升级，铂的数量也大幅下降。氢动力汽车中的铂含量低于内燃机，因此铂不再是氢动力汽车发展的成本压力。

影响氢电池寿命的因素有很多。国际公认的解决方案是使用混合能源，即在汽车上添加一个蓄电池。氢动力汽车的根本优势是续航能力强，而其优点……

纯电动汽车的优点是从静止状态达到最高速度需要很短的时间。例如，特斯拉只需要3秒钟。

如果使用纯氢能，对氢能电池的动态影响将很大，这将对氢能蓄电池的寿命产生影响。如果采用氢能混合动力，蓄电池可以负责汽车的启动，而氢能电池则负责电池的寿命。在相对稳定的行驶速度下，可以延长氢能电池的寿命。

从降低成本和延长寿命两个方面来看，现在氢动力汽车在技术上可以实现低成本和长寿命，因此氢动力汽车再次在国际市场上炙手可热。

2004年前后，余卓平访问了美国通用汽车公司，工作人员分析了氢动力汽车的优势。首先，能源利用率高，是内燃机的两倍。二是零排放、无污染。三是成本低，使用寿命长。

低成本的概念是什么？内燃机汽车的零件数量是氢能源汽车的许多倍。氢能电池相对简单，一旦大规模生产，它将成为一种低成本产品。为什么氢电池汽车寿命长？因为氢能没有摩擦，不像内燃机需要大量的活塞运动，活塞运动会带来摩擦，摩擦会磨损，从而影响汽车的使用寿命。然而，氢能的使用没有摩擦，气体在其中流动，因此天然汽车的寿命更长。

此前，人们担心氢动力汽车会受到温度条件的影响。然而，现在在国外可以实现氢动力汽车在-30℃下的正常运行。由于近年来发展缓慢，中国只能在-10℃下正常运行。

工业化并不容易。

当特斯拉等纯电动汽车公司火热起来时，中国汽车公司开始对纯电动汽车的发展有信心，但大众、宝马、通用和丰田等国际汽车公司正在秘密开发氢动力汽车。当这些公司将产品投放市场时，中国汽车公司感到惊讶，只能紧随其后。

在开发新能源汽车时，必须明确不同技术路径的汽车有不同的用途。纯电动汽车适用于城市公共交通，氢动力汽车适用于长途交通。前两条技术路径要实现大规模工业化需要很长时间，因此混合动力汽车可能在很长一段时间内具有较高的市场价值。这三条技术路径不是非此即彼的关系，而是相辅相成的关系。

从汽车发展的角度来看，未来的终极汽车车型应该是环保汽车。目前最环保的方式是利用风能、太阳能等可再生能源发电，然后电解水获得氢气，制成氢能电池。但从概念上讲，这种转换并不是最有效的方法，最有效的办法是直接使用可再生能源作为汽车动力。

从这个角度来看，纯电动汽车的发展是非常有价值的，因为无论什么样的新能源汽车本质上都是电动汽车，纯电动车辆实际上不是最终目标，而是一种技术手段。但环保汽车的工业化可能需要50年甚至100年的时间。

氢动力汽车的推广不仅是汽车企业面临的问题。氢能源汽车的基础设施建设比纯电动汽车复杂，电力基础设施已经普及成熟，而氢能源则不同。如何生产氢气、如何运输氢气、如何储存氢气以及如何填充氢气都是关键问题。目前，氢动力汽车的充氢技术已经成熟，但氢气生产、运输和储存的技术细节还有待探索。

新能源汽车的发展对中国汽车工业来说是一个很好的机会，因为现在是世界汽车工业重新排名的时候了。以氢动力汽车为例。目前，世界上还没有一家车企真正实现工业化，中国汽车工业还有机会。

……

氢动力汽车有两条技术路线。一种是直接在发动机上燃烧氢气，就像天然气作为发动机燃料一样。过去，宝马走的是这条路线。第二种是使用氢能作为燃料电池。燃料电池是一种电源，可以发电，但发电的燃料是氢气，利用空气中的氢气和氧气进行类似于电解水的反向过程。电解水是将水中的氢气和氧气分离出来发电，并用电将其分解。现在，氢气和氧化作用结合在一起，同时产生水和电。从目前的技术路线来看，燃料电池显然占据了上风，用发动机直接燃烧氢气的路径基本上已经被业界抛弃。最先尝试这种方法的宝马也放弃了这个项目。

宝马选择的原因很简单。就汽车行业而言，用发动机直接燃烧氢气的方法只改变了燃料，车身设计、动力系统设计等方面几乎没有太大变化。原有的设计基础可以继续，企业将得到方便的提升。

如果当时政府建造了加氢设施，宝马可以在这条技术路径下立即实现氢动力汽车的工业化，但基础设施建设困难，需要内燃机直接燃烧氢气。燃料电池中使用的电动机在能源效率方面比内燃机具有明显的优势。

丰田在2015年提出要实现氢动力汽车的工业化，而通用首先提出要工业化，后来被推迟。2010年，梅赛德斯-奔驰声称在2014年实现氢动力汽车的产业化，后来推迟到2017年。由此可见，氢能汽车的产业化并非易事。

对中国来说，氢动力汽车是一个弯道超车的机会。中国在传统汽车领域缺乏一些核心技术，这种技术追赶绝不可能一蹴而就。新能源汽车的动力系统不再围绕内燃机构建，配套的电子控制、电机和电池技术也都是全新的。一些国际汽车公司在内燃机方面积累了大量技术专利，但在新能源汽车领域大多毫无用处。

如果中国企业能够静下心来，扎扎实实地发展新能源汽车，中国汽车工业就可以乘着新能源汽车的春风，成为国际领先者。新能源汽车是一个机遇，中国的汽车行业必须意识到这一点。

从各国的汽车消费习惯来看，中国发展新能源汽车更具优势。中国已经向新车主出售了2000多万辆汽车，他们在第一次买车时更容易接受新事物。

在开发氢动力汽车时，中国还必须充分利用国际资源。现在全球经济一体化，缺失的关键技术可以从国外引进，氢动力汽车的关键部件很快就会在世界各地流通。

氢动力汽车的发展应因地制宜。例如，上海有很好的氢动力汽车发展环境，因为上海有很多化工厂，排放的废气中有氢气。通过调查发现，这些氢气得到了充分利用，可以保证20万辆氢动力汽车的能源需求。

化工厂排放的氢气杂质很多，因此可以通过安装净化装置回收废气。废气资源的回收利用可以很容易地大规模推广。因此，发展氢动力汽车必须综合考虑，充分利用城市化工企业的废氢资源。

现在上汽集团正在开发氢动力汽车。如果国家支持企业在上海试点氢动力汽车，上汽集团将推动一批相关氢动力汽车零部件企业的发展，这对国家的氢动力汽车产业有好处。当丰田、本田、梅赛德斯-奔驰、宝马等众多车企积极营造氢动力汽车的火热氛围时，国内一些机构和学者再次将……

注意纯电动和混合电动以外的路径选择。谁能在这轮比赛中获胜？如何陷入困境？同济大学汽车学院院长、国家燃料电池汽车与动力系统工程技术研究中心主任于卓平接受了笔者的独家采访。

起步不要落后

2001年至2002年，中国的氢动力汽车最为火爆。当时，美国布什政府非常重视燃油汽车，认为这是一个革命性的发展方向，通用汽车等美国汽车公司都对氢能感兴趣。在这样的国际背景下，中国汽车工业也掀起了燃油汽车的热潮。

中国第一辆氢动力汽车于2002年研发出来。尽管它比世界上第一辆氢动力汽车晚了五年才出现，但从技术角度来看，它并不比国际一流水平差多少。世界上第一辆燃油车由梅赛德斯-奔驰公司于1993年至1994年生产。那是一辆小型货车。由于当时燃料电池体积巨大，它只能安装在一辆小型货车上。此后，梅赛德斯-奔驰又花了三年时间，并于1997年推出了第一代氢动力汽车。汽车的座椅可以容纳人，但由于安装了燃料电池，后备箱已经满了。

2002年左右，中国的技术与梅赛德斯-奔驰几乎同步，也得到了世界范围的认可。2008年北京奥运会举行时，中国有20辆改装的氢动力汽车在北京进行演示，马拉松比赛中的领先汽车就是其中之一。该车采用帕萨特外壳，氢能源系统是自主研发的。大众汽车了解后，对这20辆从中国改装的氢动力汽车非常感兴趣，并将其借来加州进行了半年的演示。

可以看出，从2001年到2008年，中国的氢能源汽车基本上与国际最先进水平处于同一梯队，但很快氢能源发展的寒冬来临。

这种环境变化的主要原因是国际汽车的发展趋势发生了变化。2008年，美国奥巴马政府认为纯电动汽车应该是发展的首选，美国政府的支持资金开始转向储能电池。经过美国新能源汽车的战略调整，中国的汽车行业也开始对纯电动汽车的发展抱有极大的热情。

但是，新能源汽车的技术路径永远不应该是一项技术火热，其他技术被压制。在一些人看来，美国政府将纯电动汽车视为发展方向，中国也应该在这条路上发展。事实上，尽管美国政府推广纯电动汽车，但美国、日本和其他国家几乎没有一家汽车制造商对氢动力汽车充耳不闻。

如今，丰田汽车公司提议在2015年实现氢动力汽车的工业化，这绝不是一款开发一两年的氢动力汽车。氢能源电池最大的优点是其能量密度和功率密度远高于纯电动电池，而且氢能源汽车可以长距离行驶，充氢时间远短于充电时间。

此前困扰氢动力汽车发展的两大问题是氢动力汽车的成本和寿命。成本问题主要体现在铂金的价格上。铂一直被认为是无法降低氢动力汽车成本的主要原因。如今，铂的国际价格一直在下降，随着汽车技术的升级，铂的数量也大幅下降。氢动力汽车中的铂含量低于内燃机，因此铂不再是氢动力汽车发展的成本压力。

影响氢电池寿命的因素有很多。国际公认的解决方案是使用混合能源，即在汽车上添加一个蓄电池。氢动力汽车的根本优势是续航能力强，而纯电动汽车的优势是从静止状态达到最高速度所需时间短。例如，特斯拉只需要3秒钟。

如果使用纯氢能，则动态冲击……

t对氢能电池的影响将很大，这将对氢能蓄电池的寿命产生影响。如果采用氢能混合动力，蓄电池可以负责汽车的启动，而氢能电池则负责电池的寿命。在相对稳定的行驶速度下，可以延长氢能电池的寿命。

从降低成本和延长寿命两个方面来看，现在氢动力汽车在技术上可以实现低成本和长寿命，因此氢动力汽车再次在国际市场上炙手可热。

2004年前后，余卓平访问了美国通用汽车公司，工作人员分析了氢动力汽车的优势。首先，能源利用率高，是内燃机的两倍。二是零排放、无污染。三是成本低，使用寿命长。

低成本的概念是什么？内燃机汽车的零件数量是氢能源汽车的许多倍。氢能电池相对简单，一旦大规模生产，它将成为一种低成本产品。为什么氢电池汽车寿命长？因为氢能没有摩擦，不像内燃机需要大量的活塞运动，活塞运动会带来摩擦，摩擦会磨损，从而影响汽车的使用寿命。然而，氢能的使用没有摩擦，气体在其中流动，因此天然汽车的寿命更长。

此前，人们担心氢动力汽车会受到温度条件的影响。然而，现在在国外可以实现氢动力汽车在-30℃下的正常运行。由于近年来发展缓慢，中国只能在-10℃下正常运行。

工业化并不容易。

当特斯拉等纯电动汽车公司火热起来时，中国汽车公司开始对纯电动汽车的发展有信心，但大众、宝马、通用和丰田等国际汽车公司正在秘密开发氢动力汽车。当这些公司将产品投放市场时，中国汽车公司感到惊讶，只能紧随其后。

在开发新能源汽车时，必须明确不同技术路径的汽车有不同的用途。纯电动汽车适用于城市公共交通，氢动力汽车适用于长途交通。前两条技术路径要实现大规模工业化需要很长时间，因此混合动力汽车可能在很长一段时间内具有较高的市场价值。这三条技术路径不是非此即彼的关系，而是相辅相成的关系。

从汽车发展的角度来看，未来的终极汽车车型应该是环保汽车。目前最环保的方式是利用风能、太阳能等可再生能源发电，然后电解水获得氢气，制成氢能电池。但从概念上讲，这种转换并不是最有效的方法，最有效的办法是直接使用可再生能源作为汽车动力。

从这个角度来看，纯电动汽车的发展是非常有价值的，因为无论什么样的新能源汽车本质上都是电动汽车，纯电动车辆实际上不是最终目标，而是一种技术手段。但环保汽车的工业化可能需要50年甚至100年的时间。

氢动力汽车的推广不仅是汽车企业面临的问题。氢能源汽车的基础设施建设比纯电动汽车复杂，电力基础设施已经普及成熟，而氢能源则不同。如何生产氢气、如何运输氢气、如何储存氢气以及如何填充氢气都是关键问题。目前，氢动力汽车的充氢技术已经成熟，但氢气生产、运输和储存的技术细节还有待探索。

新能源汽车的发展对中国汽车工业来说是一个很好的机会，因为现在是世界汽车工业重新排名的时候了。以氢动力汽车为例。目前，世界上还没有一家车企真正实现工业化，中国汽车工业还有机会。

氢动力汽车有两条技术路线。一种是直接在发动机上燃烧氢气，就像天然气作为发动机燃料一样。过去，宝马走的是这条路线。第二是……

e作为燃料电池的氢能。燃料电池是一种电源，可以发电，但发电的燃料是氢气，利用空气中的氢气和氧气进行类似于电解水的反向过程。电解水是将水中的氢气和氧气分离出来发电，并用电将其分解。现在，氢气和氧化作用结合在一起，同时产生水和电。从目前的技术路线来看，燃料电池显然占据了上风，用发动机直接燃烧氢气的路径基本上已经被业界抛弃。最先尝试这种方法的宝马也放弃了这个项目。

宝马选择的原因很简单。就汽车行业而言，用发动机直接燃烧氢气的方法只改变了燃料，车身设计、动力系统设计等方面几乎没有太大变化。原有的设计基础可以继续，企业将得到方便的提升。

如果当时政府建造了加氢设施，宝马可以在这条技术路径下立即实现氢动力汽车的工业化，但基础设施建设困难，需要内燃机直接燃烧氢气。燃料电池中使用的电动机在能源效率方面比内燃机具有明显的优势。

丰田在2015年提出要实现氢动力汽车的工业化，而通用首先提出要工业化，后来被推迟。2010年，梅赛德斯-奔驰声称在2014年实现氢动力汽车的产业化，后来推迟到2017年。由此可见，氢能汽车的产业化并非易事。

对中国来说，氢动力汽车是一个弯道超车的机会。中国在传统汽车领域缺乏一些核心技术，这种技术追赶绝不可能一蹴而就。新能源汽车的动力系统不再围绕内燃机构建，配套的电子控制、电机和电池技术也都是全新的。一些国际汽车公司在内燃机方面积累了大量技术专利，但在新能源汽车领域大多毫无用处。

如果中国企业能够静下心来，扎扎实实地发展新能源汽车，中国汽车工业就可以乘着新能源汽车的春风，成为国际领先者。新能源汽车是一个机遇，中国的汽车行业必须意识到这一点。

从各国的汽车消费习惯来看，中国发展新能源汽车更具优势。中国已经向新车主出售了2000多万辆汽车，他们在第一次买车时更容易接受新事物。

在开发氢动力汽车时，中国还必须充分利用国际资源。现在全球经济一体化，缺失的关键技术可以从国外引进，氢动力汽车的关键部件很快就会在世界各地流通。

氢动力汽车的发展应因地制宜。例如，上海有很好的氢动力汽车发展环境，因为上海有很多化工厂，排放的废气中有氢气。通过调查发现，这些氢气得到了充分利用，可以保证20万辆氢动力汽车的能源需求。

化工厂排放的氢气杂质很多，因此可以通过安装净化装置回收废气。废气资源的回收利用可以很容易地大规模推广。因此，发展氢动力汽车必须综合考虑，充分利用城市化工企业的废氢资源。

现在上汽集团正在开发氢动力汽车。如果国家支持企业在上海试点氢动力汽车，上汽集团将推动一批相关氢动力汽车零部件企业的发展，这对国家的氢动力汽车产业有好处。

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