在河北張家口太子城服務(wù)區的加氫站里，氫燃料電池汽車(chē)駛入后，只需幾分鐘時(shí)間就能完成氫氣加注。一次加注，氫燃料電池汽車(chē)的行駛里程可達500公里。

發(fā)展氫燃料電池汽車(chē)，發(fā)揮氫氣、氧氣電化學(xué)反應輸出物為水、電、熱，全過(guò)程無(wú)污染物和碳排放的優(yōu)勢，是交通領(lǐng)域踐行能源革命和實(shí)現“雙碳”目標的重要方式之一。但此前，由于技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、成本等瓶頸性難題，我國氫能產(chǎn)業(yè)和氫燃料電池汽車(chē)發(fā)展并不盡如人意。

“雙奧”的舉辦，極大助推了我國氫能產(chǎn)業(yè)和氫燃料汽車(chē)的長(cháng)足發(fā)展和示范應用。

早在2008年，北京奧運會(huì )投入運行了3輛氫燃料電池汽車(chē)，并建成了我國首座車(chē)用加氫站，開(kāi)啟了氫燃料電池汽車(chē)“從0到1”的示范?！氨本?022年冬奧會(huì )，共計投入使用816輛氫燃料電池汽車(chē)，作為主運力開(kāi)展示范運營(yíng)服務(wù)?！北本┦薪?jīng)信局汽車(chē)交通處副處長(cháng)吳志全表示，我國已實(shí)現了氫能和氫燃料電池汽車(chē)“從1到100”的規?；瘧煤彤a(chǎn)業(yè)化突破。

走向規?；痉稇?/strong>

技術(shù)和成本是氫燃料電池汽車(chē)走向規?；瘧玫暮诵膯?wèn)題。

清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院研究員王誠表示，氫燃料電池成本由燃料電池堆、空氣供給系統、氫氣供給系統、冷卻排水系統及電能控制系統等部分組成。例如電堆的催化劑普遍采用貴金屬鉑，技術(shù)難度高，產(chǎn)業(yè)化程度不足，導致電池總體成本較高，難以實(shí)現規?；瘧?。

2008年，3輛氫燃料電池客車(chē)由福田汽車(chē)司提供。而今年的北京冬奧會(huì )期間，福田汽車(chē)公司帶來(lái)了515輛氫燃料電池汽車(chē)。

“福田汽車(chē)和豐田汽車(chē)、億華通公司三方共同合作，推出了可商用的系列氫燃料電池客車(chē)?！备Ｌ锲?chē)歐輝客車(chē)事業(yè)部研發(fā)副總裁劉繼紅告訴《中國科學(xué)報》，這些氫燃料電池汽車(chē)不僅在延慶賽區閉環(huán)內使用，還在閉環(huán)外提供接駁運輸服務(wù)。

“北京冬奧會(huì )為氫能和氫燃料電池汽車(chē)示范應用提供了世界級舞臺，是對我國氫能和氫燃料電池汽車(chē)全產(chǎn)業(yè)鏈的一次全面檢驗?！眳侵救榻B，北京冬奧會(huì )上的816輛氫燃料電池汽車(chē)，包括豐田全新Mirai第二代乘用車(chē)、首次實(shí)現本土研發(fā)及生產(chǎn)的豐田柯斯達中巴車(chē)、豐田-福田首次合作開(kāi)發(fā)的大巴車(chē)等。

而氫燃料電池汽車(chē)的應用，也使交通領(lǐng)域加速走向零碳排放。例如，豐田Mirai乘用車(chē)每百公里可減少排放二氧化碳大約18.79公斤，豐田柯斯達中巴車(chē)每百公里可減少排放二氧化碳大約47.01公斤，豐田-福田合作開(kāi)發(fā)的12米大巴車(chē)，每百公里可減少排放二氧化碳大約57.86公斤。

“北京市兩個(gè)賽區投入312輛氫燃料電池汽車(chē)，自冬奧會(huì )2月4日開(kāi)幕以來(lái)到2月14日，累計用氫約42.04噸，二氧化碳減排作用十分明顯?！眳侵救硎?。

關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現國產(chǎn)替代

從燃油車(chē)到氫燃料電池汽車(chē)的跨越，不是簡(jiǎn)單地從“燒油”變?yōu)椤盁龤錃狻?，背后是氫燃料電池發(fā)動(dòng)機核心技術(shù)、多重耦合安全技術(shù)、全氣候動(dòng)力電池技術(shù)等一系列最新技術(shù)的探索和應用。

王誠介紹，此前我國的制氫效率比較低，氫氣儲存和整個(gè)供應鏈體系依然使用傳統技術(shù)，氫燃料電池的主要原材料如碳紙、催化劑等都依靠進(jìn)口。

但如今，氫燃料電池汽車(chē)的許多關(guān)鍵技術(shù)，都已經(jīng)實(shí)現了國產(chǎn)替代。

“在冬奧運輸服務(wù)保障中，氫燃料電池汽車(chē)整車(chē)由豐田汽車(chē)和福田汽車(chē)提供，氫燃料電池電堆由豐田提供，大巴車(chē)氫燃料電池系統由億華通集成，氫瓶、空壓機等零部件主要由北京企業(yè)供給?！眳侵救榻B。

北京億華通科技股份有限公司常務(wù)副總經(jīng)理于民告訴《中國科學(xué)報》，在北京市“高環(huán)境耐受性燃料電池系統產(chǎn)品研制”項目的支持下，公司研發(fā)的燃料電池發(fā)動(dòng)機系列產(chǎn)品，耐低溫性能提前兩年達到國家標準，并已應用于福田汽車(chē)的氫燃料電池客車(chē)中。

早在2020年1月，億華通公司的氫燃料電池發(fā)動(dòng)機就在海拉爾完成了極寒測試?！皽y試結果顯示，氫燃料電池客車(chē)在-30℃的環(huán)境下，放置超過(guò)8小時(shí)后，進(jìn)行超低溫冷啟動(dòng)測試，116秒就成功啟動(dòng)?！庇诿癖硎?，這為在北方地區規?；茝V燃料電池汽車(chē)奠定了基礎。

而北京新研創(chuàng )能科技有限公司則在近日完成了220千瓦級燃料電池模塊的研發(fā)，使氫燃料電池的應用場(chǎng)景擴展到重型卡車(chē)領(lǐng)域。

北京新研創(chuàng )能科技公司總經(jīng)理齊志剛介紹，一般車(chē)輛需要的燃料電池額定功率在80kW左右，但重型卡車(chē)對燃料電池的額定功率提出了更高要求，大概需要200kW。公司為此開(kāi)發(fā)了雙堆燃料電池模塊，并突破相關(guān)技術(shù)難題，實(shí)現了兩個(gè)電堆的流體的均勻分配。

北京天海氫能裝備有限公司則開(kāi)發(fā)了70兆帕儲氫瓶，實(shí)現了國產(chǎn)替代，并交付冬奧會(huì )燃料電池客車(chē)使用，極大拓展了氫燃料電池汽車(chē)的續航里程。

“我們開(kāi)發(fā)了燃料電池用大流量高壓減壓裝置，開(kāi)展氫燃料系統高壓管路連接及密封可靠性研究，集成了瓶閥、高壓管路、儲氫瓶等部件，為氫燃料電池客車(chē)提供車(chē)載儲氫系統產(chǎn)品?！北本┨旌淠苎b備有限公司總工岳增柱介紹。

盟固利新能源科技股份有限公司、北京理工大學(xué)等單位合作，打造了全氣候動(dòng)力電池，該成果具有升溫快速、耗能低、加熱均勻的優(yōu)點(diǎn)，能夠解決電池在極寒環(huán)境下的使用“瓶頸”問(wèn)題。

北京理工華創(chuàng )電動(dòng)車(chē)技術(shù)有限公司實(shí)現了氫燃料電池汽車(chē)雙電機及變速箱一體化設計，由動(dòng)力控制器實(shí)現兩臺電機高效協(xié)同配合，使車(chē)輛整體動(dòng)力性能明顯增強，百公里能耗降低。該系統在扭矩、功率、爬坡、車(chē)速、舒適、經(jīng)濟六方面，性能均優(yōu)于單電機動(dòng)力系統。

“正是這些技術(shù)突破，使得我國氫燃料電池汽車(chē)在關(guān)鍵技術(shù)上擺脫了被‘卡脖子’，也為我國氫燃料電池汽車(chē)下一步產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎?！眳侵救硎?。

產(chǎn)業(yè)鏈邁向自主可控

“氫氣的供應鏈體系還不健全，制氫、儲氫、運氫沒(méi)有形成完備高效的供應鏈體系?！蓖跽\認為，這是限制我國氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的又一大關(guān)鍵問(wèn)題，規模、廉價(jià)的氫氣資源匱乏，制約了氫燃料電池汽車(chē)的規?；瘧?。

2020年國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃(2021-2035)》提出，我國要“提高氫燃料制儲運經(jīng)濟性。因地制宜開(kāi)展工業(yè)副產(chǎn)氫及可再生能源制氫技術(shù)應用，加快推進(jìn)先進(jìn)適用儲氫材料產(chǎn)業(yè)化”，“健全氫燃料制儲運、加注等標準體系”。

如今，“我國在氫能和氫燃料電池產(chǎn)業(yè)方面，已實(shí)現了‘制、儲、運、加、用’的全產(chǎn)業(yè)鏈布局，氫能和氫燃料電池汽車(chē)創(chuàng )新鏈產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現了自主可控?！眳侵救硎?。

在氫能源頭方面，2020年10月，環(huán)宇京輝京城氣體科技有限公司參與了由清華大學(xué)牽頭承擔的科技部國家重點(diǎn)研發(fā)課題“科技冬奧‘氫能出行’關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和應用示范”項目，主要任務(wù)是參與加氫站建設，并協(xié)助建立“制、儲、運、加”全供應鏈信息監控系統。

“環(huán)宇京輝擁有煤、天然氣提碳制氫，氣態(tài)高壓儲氫，超純氫氣提純，副產(chǎn)氫提純等多項核心技術(shù)，所生產(chǎn)的氫氣純度高達99.99999%，氫氣年產(chǎn)能1200萬(wàn)立方米?！杯h(huán)宇京輝京城氣體科技有限公司副總經(jīng)理張巖向《中國科學(xué)報》介紹，環(huán)宇京輝還與京能集團合作，利用由光伏、風(fēng)能等所產(chǎn)生的“綠電”進(jìn)行氫氣的制取工作，實(shí)現“綠電制綠氫” 。

而傳統燃油企業(yè)燕山石化也積極在制氫領(lǐng)域開(kāi)展布局。在北京冬奧會(huì )期間，為保障氫源供應，燕山石化和環(huán)宇京輝的制氫能力達到7.2噸/天，為冬奧會(huì )氫燃料電池汽車(chē)提供了充足的清潔氫源供給。

加氫站建設的流程也不斷優(yōu)化?！凹託湔緦儆谛律挛?，安全等級要求較高，相關(guān)技術(shù)仍處于不斷發(fā)展完善階段?！眳侵救硎?，為確保加氫站安全穩定運行，國家明確了油氫合建站的審批流程，并創(chuàng )新了工作程序和工作方法，為今后加氫站的建設積累了豐富的經(jīng)驗。

示范應用也帶動(dòng)了氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)標準的極大進(jìn)步。為實(shí)現氫燃料電池汽車(chē)在冬奧場(chǎng)景的使用，我國推動(dòng)修訂了《燃料電池電動(dòng)汽車(chē)加氫口》《燃料電池電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載氫系統試驗方法》等多項標準?！斑@使我國氫能與燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)往高端化發(fā)展?！眲⒗^紅表示。

氫能產(chǎn)業(yè)也成為各地“十四五”產(chǎn)業(yè)規劃的重點(diǎn)。在北京，“正在落實(shí)氫能和氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃，積極推動(dòng)京津冀燃料電池汽車(chē)示范城市群建設?！眳侵救榻B，北京將圍繞“車(chē)用在哪、氫從哪來(lái)、技術(shù)如何突破、產(chǎn)業(yè)如何持續發(fā)展”四大關(guān)鍵問(wèn)題，打造燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵零部件和裝備制造產(chǎn)業(yè)集群。

“未來(lái)，隨著(zhù)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步完善，氫燃料電池客車(chē)還將憑借安全、舒適、低碳的優(yōu)勢擴展到更多的領(lǐng)域?！眲⒗^紅對我國氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展充滿(mǎn)了信心。

氫燃料電池汽車(chē)服務(wù)冬奧會(huì )

國產(chǎn)70兆帕氫瓶成功應用于汽車(chē)

制氫站

制氫站 

來(lái)源|新浪財經(jīng)

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