鉅大LARGE | 點擊量：786次 | 2021年10月15日
我國工程院院士衣寶廉：“十四五”燃料動力電池汽車將走“降本”之路
剛剛步入2020年，燃料動力鋰電池汽車就釋放出諸多積極的信號。
一月五日，國內(nèi)首批（10輛）氫燃料動力鋰電池通勤客車在武漢開發(fā)區(qū)正式交付；一月十四日，247臺新能源汽車在云南五龍汽車有限公司下線；一月二十日，山東濰坊100臺氫燃料公交車采購中標，計劃于年內(nèi)正式上線運營……
燃料動力鋰電池汽車以其高效率和零排放等優(yōu)勢，備受國內(nèi)外追捧。我國電動汽車百人會副秘書長王賀武就曾預測，2025年我國氫能燃料動力鋰電池汽車有望實現(xiàn)5萬~10萬輛的規(guī)模；2030年我國將實現(xiàn)百萬輛級別的氫能燃料動力鋰電池汽車在路上行駛；2050年氫能燃料動力鋰電池汽車能夠和純電動汽車共同實現(xiàn)汽車的零排放，即移動端的零排放。
站在“風口”上的燃料動力鋰電池汽車，熱度攀升的背后還需怎么樣的冷思考？“十四五”又該如何實現(xiàn)更大的跨越？《我國科學報》就此采訪了我國工程院院士、我國科學院大連化學物理研究所研究員衣寶廉。
氫燃料動力鋰電池是理想的選擇
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
《我國科學報》：相比純電動汽車，燃料動力鋰電池汽車有何優(yōu)勢？
衣寶廉：以氫燃料動力鋰電池為動力的燃料動力鋰電池車與鋰離子電池車相比，具有續(xù)駛里程長、安全等優(yōu)勢。氫燃料動力鋰電池比能量高達0.5~1.0Wh/Kg，且燃料氫和電堆是分開的，因此即使電池的膜破損，只要將氫切斷，就不會出現(xiàn)燃燒和爆炸。此外，氫燃料加注方式與燃油車加油類似——加注時間短，特別適用于重載、長途運輸車、大客車和各種商用車。若采用可再生能源制氫，還可做到零排放。
《我國科學報》：《我國氫能源及燃料動力鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告》指出，未來氫在我國終端能源體系占比至少將達10%，您如何看待氫燃料動力鋰電池汽車未來發(fā)展前景？
衣寶廉：人類生活、生產(chǎn)所用的化石燃料，從煤、石油到天然氣，是一個逐步減碳的過程。而氫是零碳燃料，用氫代替化石燃料是理想的選擇。但氫要用其它能源制取，用可再生能源，如水能、風能、太陽能等制氫是最佳選擇。近年來，由于實行二氧化碳減排，控制本世紀溫升在2℃以內(nèi)，可再生能源的高速發(fā)展與燃料動力鋰電池和燃料動力鋰電池車技術(shù)的進步，將大力促進氫能的發(fā)展。
《我國科學報》：“氫能源”雖然是備受期待的一種新能源汽車方法，但目前我國在制氫、儲氫、運氫等環(huán)節(jié)并不完善，對此您認為該如何解決？
衣寶廉：氫氣的密度最低，所以它的體積比能量最小，導致氫的儲運是發(fā)展氫能的最大難題。國內(nèi)應發(fā)展和示范液氫和管道運輸氫，同時研究用有機化合物加脫氫的辦法（如甲基環(huán)己烷脫氫和甲苯加氫）儲運氫，利用石油運輸?shù)脑O備與相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗。
要想盡快發(fā)展氫能和提高氫能能源占比，最有效的辦法是大力發(fā)展西南水電、西北風電，將不上電網(wǎng)的電力直接用于電解水制氫，再將氫送入管網(wǎng)，與天然氣混合送給用戶。目前，國際上天然氣管網(wǎng)可混入5%~20%的氫氣，減少了天然氣的進口。此外，建立海上風電，直接電解海水制氫，并輸送至天然氣管網(wǎng)，也是一個重要方向。
氫的爆炸限很寬，起爆能量很低，因此也是一種易燃、易爆氣體。但氫與天然氣和石油相比，極宜檢測，因此要研發(fā)穩(wěn)定、可靠、廉價的氫傳感器，確保用氫安全。
“十三五”仍存成本壓力
《我國科學報》：“十三五”期間，燃料動力鋰電池汽車都取得了什么關(guān)鍵突破？
衣寶廉：經(jīng)過北京奧運會23輛燃料動力鋰電池車、上海世博會196輛燃料動力鋰電池車等示范運行，已經(jīng)證明燃料動力鋰電池車技術(shù)可行?！笆濉逼陂g，加氫站建設被寫入2019年政府工作報告，極大鼓勵了燃料動力鋰電池車的研發(fā)和示范。
第一，2018年由國家能源集團牽頭成立了我國氫能聯(lián)盟，為我國氫能與燃料動力鋰電池的發(fā)展堅定了信心，并給予了技術(shù)和資金的支持。
第二，2019年燃料動力鋰電池車的銷量已達2737輛，我國燃料動力鋰電池車的保有量已達五千多輛，僅次于美國，占世界第二位。國內(nèi)示范運行的燃料動力鋰電池車以大客車和商用車為主，適于發(fā)揮燃料動力鋰電池車的優(yōu)勢，已引起國際汽車界的重視。
第三，由于大規(guī)模燃料動力鋰電池車的商業(yè)化示范，創(chuàng)建了車用燃料動力鋰電池的關(guān)鍵材料和部件市場，國內(nèi)關(guān)鍵材料和部件的生產(chǎn)公司逐漸新增，并開始批量生產(chǎn)雙極板、膜電極三合一（MEA）、電催化劑、質(zhì)子交換膜、空壓機和高壓儲氫瓶等，進一步降低燃料動力鋰電池車成本。
第四，加氫站的建設速度加快，由“十三五”初期的十幾座到2019年建成38座、投運46座，關(guān)鍵部件如氫氣壓縮機、加氫機等也開始研制和試用，國產(chǎn)化提速。
第五，由于國家、地方政府和公司的大力支持，并介入燃料動力鋰電池車的研發(fā)與商業(yè)化示范運行，吸引了國際從事燃料動力鋰電池車研發(fā)公司進入我國，促進了國內(nèi)燃料動力鋰電池車的商業(yè)化示范運行。
《我國科學報》：開發(fā)燃料動力鋰電池汽車還存在什么技術(shù)性挑戰(zhàn)？該如何應對？
衣寶廉：由于燃料動力鋰電池發(fā)動機成本較高，導致燃料動力鋰電池車價格是燃油車的2~3倍，是鋰離子電池車的2倍左右。此外，氫的制備、輸運費用高也導致其運行成本高，加氫站的建設費用也遠高于充電站和加油站的建設費用。
因此，開發(fā)燃料動力鋰電池車首先就要降低燃料動力鋰電池車的成本。為實現(xiàn)這一目標，一是要加快批量生產(chǎn)工藝的研發(fā)；二是公司家介入建立生產(chǎn)線進行試生產(chǎn)；三是地方政府支持，進行大規(guī)模的燃料動力鋰電池車商業(yè)化示范。
其次，在確保電堆可靠性與耐久性的前提下，大幅度提高電堆的比功率。降低關(guān)鍵部件如空壓機、DC/DC、氫氣循還泵、閥件等成本，實現(xiàn)批量生產(chǎn)。
降低氫氣成本的關(guān)鍵是選擇副產(chǎn)氫豐富或可再生能源豐富的地區(qū)進行燃料動力鋰電池車示范，大力發(fā)展離網(wǎng)的風電、水電和太陽能發(fā)電，直接電解水制氫，降低制氫和運輸成本。而降低加氫站建設成本，就要實現(xiàn)氫氣壓縮機和儲氫瓶的國產(chǎn)化。
“十四五”需強化應用基礎研究
《我國科學報》：有關(guān)下一個五年規(guī)劃，燃料動力鋰電池汽車在技術(shù)研發(fā)上應該如何部署？
衣寶廉：要加強燃料動力鋰電池關(guān)鍵材料與部件的基礎研究。在電催化劑、交換膜、流場和膜電極三合一結(jié)構(gòu)與制備方面能有創(chuàng)新性的發(fā)明，為制備高比功率電堆供應指導和技術(shù)基礎。
要加強應用基礎研究。開發(fā)和改進燃料動力鋰電池關(guān)鍵材料與部件的批量生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和降低成本，用于組裝高比功率電堆和電池系統(tǒng)。
要研發(fā)世界一流的高比功率電堆和電池系統(tǒng)，電堆體積比功率達到5Kw/L，壽命達到2萬~3萬小時。另外，還要提高客車與商用車性價比，研發(fā)燃料動力鋰電池乘用車，性能接近或達到國際一流水平。
《我國科學報》：有關(guān)推動燃料動力鋰電池汽車的產(chǎn)業(yè)化進程，“十四五”期間在政策上還需做出什么調(diào)整？
衣寶廉：燃料動力鋰電池車現(xiàn)在競爭力不強，要政府扶持。但政府補貼不要全部補到整車單位，要對關(guān)鍵材料與零部件公司給予補貼，鼓勵降低關(guān)鍵材料與部件的售價，逐步提高補貼標準，是否給予補貼以檢測數(shù)據(jù)為準。
建議國家成立第三方獨立的檢測單位，與標準委員會一起，建立關(guān)鍵材料與部件和電堆與系統(tǒng)的壽命快速測定方法。
另外，還建議氫能獨立設立專項，以可再生能源制氫為主，目標是代替天然氣，減少天然氣進口。同時，研發(fā)海水電解制氫，為發(fā)展海上風電制氫奠定基礎。
