在北京市延慶區，很多市民都乘坐過(guò)一種綠色車(chē)身、涂裝著(zhù)白色祥云圖案的公交車(chē)。但或許少有人了解，這些公交車(chē)可來(lái)頭不小——它們曾是北京冬奧會(huì )的服務(wù)保障用車(chē)，并且，這些車(chē)不燒汽油，也不是常見(jiàn)的純電動(dòng)汽車(chē)，而是氫燃料電池客車(chē)，更加低碳、環(huán)保。

氫能是一種公認的清潔能源，具有重量輕、儲量豐富、燃燒性能好等特點(diǎn)，可應用在眾多領(lǐng)域。交通，正是其最重要的應用場(chǎng)景之一。

近年來(lái)，國內氫能源車(chē)產(chǎn)業(yè)穩步發(fā)展，創(chuàng )新成果不斷涌現。國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃(2021-2035年)》指出，要“有序推進(jìn)氫能在交通領(lǐng)域的示范應用”，并提出到2025年，“燃料電池車(chē)輛保有量約5萬(wàn)輛，部署建設一批加氫站”的發(fā)展目標。

相信在不久的將來(lái)，目前還很小眾的氫能源車(chē)就會(huì )走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，為人們的交通出行再添一種綠色選擇。

獨具優(yōu)勢 發(fā)展前景廣闊

隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展和低碳理念的普及，新能源車(chē)已成為市場(chǎng)寵兒。截至2022年底，中國新能源汽車(chē)保有量已達1310萬(wàn)輛。但其中，絕大部分是純電動(dòng)汽車(chē)，而氫能源車(chē)保有量剛剛突破1萬(wàn)輛。

如果說(shuō)，新能源汽車(chē)正成為百姓日漸熟悉的伙伴，氫能源車(chē)則算得上是其中的“生面孔”。但近年來(lái)，這副“生面孔”的發(fā)展前景卻被廣泛看好。

2022年，在北京冬奧會(huì )期間，氫燃料電池汽車(chē)為服務(wù)賽事開(kāi)展示范運營(yíng)，成為國內氫能源車(chē)發(fā)展的一個(gè)高光時(shí)刻。如今，在北京、上海、廣州等地，氫能源車(chē)都在加速推廣落地。

由工業(yè)和信息化部指導發(fā)布的《節能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖2.0》提到，預計到2035年，燃料電池汽車(chē)保有量達到100萬(wàn)輛左右，商用車(chē)將實(shí)現氫動(dòng)力轉型。

為何氫能源車(chē)如此受到青睞？相較于其他新能源汽車(chē)，氫能源車(chē)又有哪些獨特優(yōu)勢？

“氫能源車(chē)的技術(shù)核心之一在于氫燃料電池?！睋夷茉醇瘓F北京低碳清潔能源研究院氫能(氨能)技術(shù)研究中心副主任何廣利講解，氫能源車(chē)的工作原理，是將氫氣通入車(chē)內的燃料電池，然后氫氣和氧氣在燃料電池里發(fā)生反應，同時(shí)發(fā)出電，再用電來(lái)驅動(dòng)車(chē)前進(jìn)。

“在我們常見(jiàn)的純電動(dòng)汽車(chē)中，電是直接儲存在車(chē)載電池中的，電池是一個(gè)儲能機構。而氫燃料電池是一個(gè)能量轉化機構。從這點(diǎn)上看，它可以和燃油車(chē)的工作方式做一個(gè)類(lèi)比：在燃油車(chē)上，我們將汽油加入油箱，供給發(fā)動(dòng)機燃燒；在氫能源車(chē)上，我們需要加入氫氣，供給燃料電池使用?！焙螐V利說(shuō)。

所以，與純電動(dòng)汽車(chē)相比，氫燃料電池汽車(chē)增加了車(chē)載儲氫系統和具有發(fā)電能力的燃料電池系統。這讓其獲得了自己的獨特優(yōu)勢。

首先是相較于純電動(dòng)汽車(chē)，氫燃料電池汽車(chē)的續航里程大幅增加。何廣利指出，純電動(dòng)汽車(chē)要提高續航里程，目前采取的方式一般是多增加鋰電池，或者通過(guò)更新技術(shù)，不斷提高電池高能量密度。但對于車(chē)輛生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，二者都需要較高的成本。但氫燃料電池汽車(chē)增加續航里程，只需增大儲氫罐即可。另外，純電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)長(cháng)比較久，一般要幾個(gè)小時(shí)才能充滿(mǎn)電。但氫燃料電池汽車(chē)加氫補給的時(shí)間很短，與燃油車(chē)加汽油的時(shí)間幾乎相同。

在高海拔、高溫、高寒等多種環(huán)境下，氫燃料電池的性能也更加穩定。以目前已在北京市延慶區投入使用的氫燃料電池公交車(chē)為例，其裝載的氫燃料電池系統，在零下30℃的環(huán)境下能夠無(wú)輔熱快速啟動(dòng)，續航里程可達300公里。北京公交集團第八客運分公司駕駛員郭宏宇，在談及駕駛氫燃料電池公交車(chē)的感受時(shí)說(shuō)：“氫能源車(chē)不僅更加安全環(huán)保、沒(méi)有污染，同時(shí)噪音更小、續航更久，運行期間很平穩，駕駛起來(lái)特別舒適?！?/p>

從低碳、環(huán)保的角度看，氫能源車(chē)也有更優(yōu)異的表現，有人甚至將氫能源車(chē)稱(chēng)為“移動(dòng)的空氣凈化器”。據何廣利解釋?zhuān)@是因為燃料電池非常敏感，為了保證進(jìn)入燃料電池的空氣是干凈的，氫能源車(chē)需要設置物理吸附、化學(xué)吸附等多道過(guò)濾裝置。所以，氫能源車(chē)的前置空氣處理裝置，不僅能夠吸附顆粒物，還會(huì )過(guò)濾掉空氣中的有害氣體。當過(guò)濾后的空氣進(jìn)入電池與氫氣發(fā)生反應后，再排放出去的物質(zhì)，只有水和更清新的空氣。

基礎設施 建設步伐提速

既然氫能源車(chē)有如此多優(yōu)點(diǎn)，該如何進(jìn)一步促進(jìn)其推廣落地？采訪(fǎng)中，多位業(yè)內人士表示，加強氫能儲運能力以及完善加氫站等基礎設施建設，是氫燃料電池汽車(chē)推廣普及的關(guān)鍵所在。

在氫氣制備方面，中國已具有一定優(yōu)勢?！稓淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃(2021—2035年)》指出，中國是世界上最大的制氫國，年制氫產(chǎn)量約3300萬(wàn)噸，其中，達到工業(yè)氫氣質(zhì)量標準的約1200萬(wàn)噸?？稍偕茉囱b機量全球第一，在清潔低碳的氫能供給上具有巨大潛力。

不過(guò)，當前利用可再生能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能等制備出的綠氫，主要來(lái)自西部地區；但對氫能需求旺盛的則是東部地區。要解決供需錯配問(wèn)題，必須加強對氫氣的運輸能力。

在氫氣儲運方面，中國現階段主要以高壓氣態(tài)長(cháng)管拖車(chē)運輸為主，管道運輸仍為短板弱項。這導致長(cháng)距離氫氣運輸一直成本較高、效率較低，也是造成終端用氫成本高的主要原因之一，制約了產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

好在，這一問(wèn)題將逐步得到解決。前不久，“西氫東送”輸氫管道示范工程被納入《石油天然氣“全國一張網(wǎng)”建設實(shí)施方案》，中國首個(gè)純氫長(cháng)輸管道項目啟動(dòng)。

該管道起于內蒙古自治區烏蘭察布市，終點(diǎn)位于北京市的燕山石化，全長(cháng)400多公里，是中國首條跨省區、大規模、長(cháng)距離的純氫輸送管道。管道建成后，將用于替代京津冀地區現有的化石能源制氫及交通用氫。

據中國石化董事長(cháng)馬永生介紹，“西氫東送”管道一期運力10萬(wàn)噸/年，預留50萬(wàn)噸/年的遠期提升潛力。同時(shí)，將在沿線(xiàn)多地預留端口，便于接入潛在氫源。未來(lái)，中國石化可依托“西氫東送”管道建設支線(xiàn)及加氫母站，助力京津冀氫能走廊的高效構建。

目前，“西氫東送”輸氫管道示范工程已經(jīng)在路由選址、技術(shù)研究、工程建設方案等方面取得積極進(jìn)展，基本完成可行性研究報告的編制，正加快推進(jìn)項目各項工作。

完善加氫站的布局，也是發(fā)展氫能源車(chē)產(chǎn)業(yè)不可或缺的前提條件。

去年9月，在國家發(fā)展改革委關(guān)于基礎設施建設的發(fā)布會(huì )上，國家能源局相關(guān)負責人介紹，中國已累計建成加氫站超過(guò)270座，約占全球總數的40%，位居世界第一。

如位于北京市大興國際氫能示范區的海珀爾加氫站，建成于2021年，占地面積達6000多平方米，是全球規模最大的加氫站。這里共16把加氫槍?zhuān)占託淞靠蛇_4.8噸。據海珀爾加氫站相關(guān)負責人介紹，該加氫站在高峰時(shí)一天可服務(wù)500多臺車(chē)輛。

同樣位于北京市大興區的青云店加油站，則在2022年增設了加氫設備設施，改建為油氫一體站。據介紹，今年大興區規劃再新建2座油氫一體站，同步加快推進(jìn)2座純氫站建設。計劃到2025年底前，建成不少于10座加氫站，全面保障燃料電池汽車(chē)加氫需求。

國家發(fā)展改革委相關(guān)負責人指出，目前國內的加氫站主要以35MPa氣態(tài)加氫站為主，70MPa高壓氣態(tài)加氫站占比小，液氫加氫站、制氫加氫一體站建設和運營(yíng)經(jīng)驗不足。此外，國內現有加氫站的日加注能力主要分布于500—1000公斤的區間，大于1000公斤的規?；託湔救源M(jìn)一步建設布局。未來(lái)，加氫網(wǎng)絡(luò )將以需求導向為原則，在保障安全的前提下，節約集約利用土地資源，支持依法依規利用現有加油加氣站的場(chǎng)地設施改擴建加油站，探索站內制氫、儲氫和加氫站一體化的加氫站等新模式。

根據《北京市氫燃料電池汽車(chē)車(chē)用加氫站發(fā)展規劃(2021—2025年)》，北京市將在2023年前，力爭推廣氫燃料電池汽車(chē)3000輛；2025年前，力爭實(shí)現氫燃料電池汽車(chē)累計推廣量突破1萬(wàn)輛。與此同時(shí)，將在2023年前，力爭建成并投運37座加氫站，加氫總能力達到74噸/日，滿(mǎn)足47噸/日車(chē)用氫能需求。2025年前，力爭建成并投運加氫站74座，加氫總能力達到148噸/日，滿(mǎn)足126噸/日車(chē)用氫能需求。

近年來(lái)，上海市也已陸續建成10余座加氫站?！渡虾Ｊ袣淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃(2022-2035年)》提出，到2025年，建設各類(lèi)加氫站70座左右，燃料電池汽車(chē)保有量突破1萬(wàn)輛，氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)規模突破1000億元，在交通領(lǐng)域帶動(dòng)二氧化碳減排5萬(wàn)—10萬(wàn)噸/年。

企業(yè)創(chuàng )新 瞄準市場(chǎng)發(fā)力

隨著(zhù)基礎設施建設不斷完善，越來(lái)越多創(chuàng )新型企業(yè)瞄準了氫燃料電池汽車(chē)相關(guān)市場(chǎng)。

入駐在大興國際氫能示范區的北京穩力科技有限公司，致力于燃料電池系統及其零部件的研發(fā)和生產(chǎn)。

“在燃料電池系統很多相關(guān)零部件產(chǎn)品的研發(fā)上，目前不少?lài)a(chǎn)產(chǎn)品已達到國際領(lǐng)先水平?！北本┓€力科技有限公司副總經(jīng)理左琳琳告訴記者，該公司通過(guò)對氣浮軸承技術(shù)的研發(fā)，開(kāi)發(fā)出的新型燃料電池用空壓機，實(shí)現了每分鐘12萬(wàn)轉的超高轉速。這使得燃料電池系統的體積大幅減小，更適合車(chē)載使用。

“燃料電池系統零部件產(chǎn)品的研發(fā)，涉及電磁學(xué)、流體力學(xué)、材料學(xué)等多學(xué)科知識，產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程比較復雜，技術(shù)創(chuàng )新含量也比較高。所以我們花了很多時(shí)間去不斷測試、驗證?！睋罅樟战榻B，燃料電池用空壓機從開(kāi)始設計，到成功做出工程樣機，花費了4年時(shí)間。然后又經(jīng)過(guò)1年多打磨，才正式成為可量產(chǎn)的產(chǎn)品上市。

目前，北京穩力科技有限公司研發(fā)的多款燃料電池系統，功率覆蓋范圍為5kW~150kW，既可以適用于長(cháng)續航、高功率的重型卡車(chē)，也可以用于低功率的叉車(chē)、環(huán)衛車(chē)等場(chǎng)地車(chē)輛。左琳琳表示：“相信在不久的將來(lái)，氫能源車(chē)在乘用車(chē)和商用車(chē)領(lǐng)域，都會(huì )有更好的表現，占據一定比例的市場(chǎng)份額?！?/p>

電堆是氫燃料電池系統的關(guān)鍵部件，在燃料電池系統中所占成本超過(guò)一半，而膜電極又是電堆中的核心部件，產(chǎn)業(yè)重要度堪比鋰電池的電芯。

近年來(lái)，上海捷氫科技股份有限公司在膜電極的自主研發(fā)與制造中，取得多項突破，實(shí)現了膜電極的國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化。該公司新一代膜電極產(chǎn)品同比峰值功率密度提升30%，鉑用量下降23%，壽命提升50%，達到國際先進(jìn)水平。同時(shí)，實(shí)現了膜電極成本的大幅下降。

“要促進(jìn)氫燃料電池推廣普及，降本是至關(guān)重要的一環(huán)?！痹诮輾淇萍伎偨?jīng)理盧兵兵看來(lái)，要實(shí)現降低成本，打破關(guān)鍵部件技術(shù)壟斷、實(shí)現全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控不可或缺。

“縱觀(guān)氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)，國內企業(yè)已經(jīng)在大部分技術(shù)和產(chǎn)品上頗具競爭力，但同時(shí)我們也需要認識到，包括質(zhì)子交換膜、碳紙、催化劑等在內的部分核心材料，與國外產(chǎn)品相比仍存在技術(shù)差距，這也要求我們必須未雨綢繆，更加注重基礎研發(fā)?！北R兵兵表示，希望未來(lái)在氫燃料電池領(lǐng)域，可以實(shí)現從核心材料、零部件，到生產(chǎn)工藝、裝備等在內的全面國產(chǎn)化，避免“卡脖子”，推動(dòng)中國氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)走在國際前列。

中國氫能源車(chē)產(chǎn)業(yè)及市場(chǎng)的長(cháng)遠發(fā)展潛力，還吸引了不少外資企業(yè)。

在廣東省廣州市，韓國現代汽車(chē)集團“HTWO廣州”項目正在建設中，并將于今年竣工投產(chǎn)。這是現代汽車(chē)集團首個(gè)海外氫燃料電池系統研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售基地。

在北京經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區，豐田燃料電池研發(fā)與生產(chǎn)項目也已正式落地，即將在2023年年底建成、2024年投產(chǎn)。這是北京市氫能領(lǐng)域引入的最大外資項目，未來(lái)將導入豐田技術(shù)、合力研發(fā)國產(chǎn)化的燃料電池，實(shí)現燃料電池系統大規模量產(chǎn)。該項目落地后，將進(jìn)一步加快氫燃料電池技術(shù)的商業(yè)化普及，同時(shí)帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈加速集聚。北京經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區相關(guān)負責人表示：“隨著(zhù)豐田燃料電池項目落地，下一步將在燃料電池關(guān)鍵零部件方面吸引一批高精尖企業(yè)落地，增強上下游協(xié)同，不斷完善氫能產(chǎn)業(yè)鏈?！?/p>

有了政策的支持、技術(shù)的創(chuàng )新，再加上市場(chǎng)的期待，國內氫能源車(chē)產(chǎn)業(yè)必將進(jìn)入提速發(fā)展的新階段。