研究发现同济大学余卓平：燃料电池汽车商业化时代开始到来

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“人们一直有个疑问，为什么要发展燃料电池汽车如果仅限于从动力源看燃料电池汽车，不太容易看清楚，但从氢能发展角度，可以把为什么要发展燃料电池汽车的逻辑理清楚。”
在近日举行的首届“北方氢谷”产业发展高端交流会上，同济大学校长助理、氢能战略联盟专家会主任余卓平提出了上述问题，并以《从氢能发展角度看燃料电池汽车发展》为题，做了专题报告。首元素将余卓平教授主要观点梳理如下。
氢可以形成对汽柴油的足够竞争力
我国目前的能源结构面临高碳、不够清洁的压力，氢具有零碳、高效、可储能的特点，还是电、热、气之间转化的媒介，这些特点使大家对氢的发展给予高度期望。
我国发展氢能的势在于，我国是首产氢大国，具有丰富的氢源基础；利用我国丰富的煤资源与可再生资源，通过可再生能源制氢和煤制氢+CCS具有经济可行性，未来将从煤制氢走向可再生能源制氢。
我国可再生能源制氢的成本可以控制在40元公斤上下。一公斤氢气可以使小汽车行驶100公里，客车百公里则需要氢气七八公斤。
从这个当量来看，氢气一百公里的能源消耗费在40元上下，相较于汽柴油一百公里五六十元的能源消耗费，氢气可以形成对汽柴油的足够竞争力。
氢是未来新能源转型升级的发展方向，保守估计，未来氢在我国终端能源体系占比超过10%，成为我国能源战略的重要组成部分。
未来燃料电池不会有任何成本上的劣势
能源和其装备工业是一一对应的。18-19世纪，煤作为主要能源的使用，带动了蒸汽机的发展，也就是煤装备工业的发展。
20世纪，石油、天然气的发现催生了内燃机（汽油机、柴油机）产业的蓬勃发展。
未来，氢能作为主能源结构去发展，一定会带动燃料电池这个装备产业的发展。而从整个发展走势来看，燃料电池汽车在大型、长距离应用场景中势明显，市场潜力巨大。
目前各技术路线中，燃料电池成本较高，但未来燃料电池与混合动力、纯电动相比，不会有任何成本上的劣势，具有非常好的竞争性。
事上，燃料电池汽车具备两个势，一是成本低，二是寿命长。
从成本来看，目前看起来比较高，但随着批量化生产，燃料电池汽车的成本会成百倍下降的趋势，因为与传统燃油汽车相比，燃料电池汽车零部件较少，未来价格上不会输给传统汽车。
而在寿命上，燃料电池汽车要比传统汽车和锂离子电动车耐久性更好，因为燃料电池汽车与燃油汽车相比机械摩擦，更耐用，与锂离子电动汽车更换电池相比更具有寿命势。
2022年，日本丰田汽车推出全球首款商用氢燃料电池汽车M，成本在5万美金（30多万人民币）的水平，非常接近现在传统汽柴油汽车的水平，与现在纯电动汽车的价格水平在同一个起跑线上。
而氢燃料电池汽车发展受到障碍，是因为与纯电动汽车相比做不到随处充电，所以燃料汽车发展的瓶颈一定是在氢能工业的发展上。
燃料电池汽车商业化时代开始到来
大家原来担心，燃料电池的催化剂、稀有金属P（铂金）的用量非常高。
现在市场上应用的燃料电池P用量控制在03W，按照一台燃料电池汽车发动机功率60W算，其P用量与汽柴油机汽车的用量十分接近。
目前燃料电池汽车P的验室水平已经可以做到01W，比传统汽车的P用量还要低。
燃料电池汽车在过去几年取得了革命性进展，可靠性、耐久性和经济性等主要技术瓶颈已经突破，2022年被认为是燃料电池汽车的商业化元年。
燃料电池汽车基本现了和传统汽车的差别应用，以丰田、本田为代表的汽车企业引领燃料电池汽车产业发展，支持下的大规模示范应用和基础设施建设成为目前产业发展的焦点。
燃料电池汽车已经成为多国的重要战略产业，日本在本世纪初已将氢能与燃料电池产业作为战略进行了重点规划和大力支持，是目前燃料电池汽车发展的引领者。
欧盟目前已进入加氢站基础设施建设的高潮期；美国引领了国际燃料电池汽车产业首波的发展，目前在加州地区形成一定规模的示范应用。
我国出台了一系列政策文件，将氢能和燃料电池产业作为引领产业变革的颠覆性新一代能源技术。
二十年磨一剑布局氢能与燃料电池
我国氢能发展既有势，也有劣势，既面临机遇，也存在挑战。
势在于丰富且经济的氢源，氢能基础设施建设具有体制势，新能源汽车产业发展基础好。
劣势在于政策、技术与装备、标准法规等还不完善。
机遇在于全球产业化、商业化刚起步，市场空间大，前景广阔。
挑战在于氢能储运技术亟待突破，燃料电池技术与国外相比尚有差距。
应利用现有资源势，迅速布局氢能与燃料电池产业，加大产业链薄弱环节及关键技术投入，抢占战略制高点。
我国对燃料电池的布局二十年磨一剑。“十五”新能源汽车重点专项中，燃料电池动力系统作为主专项之一，这一轮投入将近8个亿。
燃料电池研发进展方面，在燃料电池低铂催化剂上，维石墨烯功能化炭黑载体低P催化剂性能比商业化膜电极提高近30%，衰减率为目前商业化膜电极的15。
在燃料电池双极板上，冲压金属双极板电堆工程化，均一性涉及达成单电堆370节，耐久性图层达成短堆5000小时。
我国氢能与燃料电池产业的发展存在瓶颈。
在政策上，氢目前未作为我国能源体系的组成部分，层面缺乏高层设计与战略规划，氢未作为能源进行规划布局，未明确氢能归口管理部门。
在标准与法规上，制氢、运氢、加氢站、车载储氢系统均有障碍与不足。
目前法规要求制氢需位于化工区，导致运输成本限制了制氢加氢合建站的发展；还没有专门的氢气长输管道和配送管道标准；缺乏明确规范的加氢站建设审批流程；碳纤维缠绕塑料内胆气瓶（IV型）尚不允许使用。
解决问题需要政产（能源、装备）学研共同行动，建议提出有利于氢能发展的体制机制、财税和产业政策建议，协助主管部门编制氢能和燃料电池产业协同发展路线图与施方案。
推进基础设施建设，引导联合氢能产业链利益相关各方共同布局建设我国氢能技术设施。
推动级氢能和燃料电池试验示范区建设（省域规模），通过大规模的氢能应用，验证氢能产业技术路线，探索氢能和燃料电池产业商业推广模式，以及加速氢能和燃料电池领域技术创新、加标准法规制定、强化国际合作等。