今年出臺的《中國制造2025》規(guī)劃綱要，國家明確提出將新能源汽車作為重點發(fā)展領(lǐng)域，未來國家將繼續(xù)支持電動汽車、燃料電池汽車的發(fā)展。其中，燃料電池汽車的戰(zhàn)略目標(biāo)包括三個階段，第一是在關(guān)鍵材料零部件方面逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化；第二是燃料電池和電堆整車性能逐步提升；第三方面是要實現(xiàn)燃料電池汽車的運行規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，達(dá)到1000輛的運行規(guī)模。到2025年，制氫、加氫等配套基礎(chǔ)設(shè)施基本完善，燃料電池汽車實現(xiàn)區(qū)域小規(guī)模運行。
燃料電池汽車也是電動汽車，可以在五分鐘內(nèi)給電池灌滿燃料，而不是等上幾個小時來充滿電，這就是燃料電池汽車相比純電動汽車的最大優(yōu)勢。在目前純電動汽車遭遇充電慢、充電樁安放難、續(xù)航里程短等諸多問題的情況下，燃料電池汽車也被很多人看成另外一種替代傳統(tǒng)汽車的可能。只不過“電池”是氫氧混合燃料電池，和普通化學(xué)電池相比，燃料電池可以補(bǔ)充燃料，通常是補(bǔ)充氫氣。
作為汽車大國，中國發(fā)展燃料電池汽車，無疑具備相當(dāng)優(yōu)勢。那么，中國的燃料電池汽車的研發(fā)情況如何？有哪些因素制約其產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化之路呢？
世界性潮流勢不可擋
燃料電池汽車(fuel-cellvehicle，F(xiàn)CV)是一種用車載燃料電池裝置產(chǎn)生的電力作為動力的汽車。與通常的電動汽車比較，其動力方面的不同在于FCV用的電力來自車載燃料電池裝置，電動汽車所用的電力來自由電網(wǎng)充電的蓄電池。因此，F(xiàn)CV的關(guān)鍵是燃料電池。燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，電就被奇妙地生產(chǎn)出來。
清華大學(xué)汽車工程系裴普成教授坦言，燃料電池汽車是電動汽車的一種，燃料電池汽車的續(xù)駛里程是其他電動汽車所不能相比的，燃料電池功率密度明顯高于其他電池。
裴普成介紹，燃料電池有其自身的優(yōu)勢：從安全性上看，氫氣比汽油還安全。舉例來說，為汽油汽車和使用氫氣燃料的汽車分別創(chuàng)造燃料泄露和著火條件，3秒時，汽油汽車下方漏油著火，而氫氣則是迅速沖高在汽車上方著火。一分半鐘，氫氣燃料汽車的火已經(jīng)熄滅，而汽油車火勢正旺，最終只剩下車架。由此來看，氫氣用做汽車電池燃料更為安全。同時，國內(nèi)外很多研究機(jī)構(gòu)也都做過氫氣燃料電池的碰撞、泡水、跌落實驗，都沒有出現(xiàn)安全問題。氫氣的特點是非常輕，泄漏之后迅速上升，只要有良好通風(fēng)，就不會發(fā)生危險。裴普成教授逗趣地說，其實過去家用煤爐中百分之五六十是氫氣。
從加氣模式上看，氫氣燃料電池也非常方便，只需要幾分鐘的時間就可以將氫氣加滿。因此在未來，燃料電池汽車可以像現(xiàn)在汽車加油一樣在加氣站添加燃料，這一點是普通電動車無法做到的。
“燃料電池用途廣泛，既可應(yīng)用于軍事、空間、發(fā)電廠領(lǐng)域，也可應(yīng)用于機(jī)動車、移動設(shè)備、居民家庭等領(lǐng)域。早期，燃料電池發(fā)展焦點集中在軍事空間等專業(yè)應(yīng)用以及千瓦級以上分散式發(fā)電上。而如今，電動車領(lǐng)域成為燃料電池應(yīng)用的主要方向，市場已有多種采用燃料電池發(fā)電的自動車出現(xiàn)。近20多年來，燃料電池經(jīng)歷了堿性、磷酸、熔融碳酸鹽和固體氧化物等幾種類型的發(fā)展階段，其研究和應(yīng)用正以極快的速度在發(fā)展。”裴普成說。
由于常規(guī)能源的日漸匱乏和排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)苛，燃料電池汽車將有效降低對常規(guī)能源的依賴，并減少碳排放。目前，發(fā)展燃料電池汽車已經(jīng)成為世界的一大潮流。
商業(yè)化前景廣闊
隨著環(huán)境問題和能源問題的日益突出，新能源汽車成為世界各大汽車廠商及研發(fā)機(jī)構(gòu)的研究熱點，而在其中，燃料電池汽車以其高效率和近零排放的優(yōu)勢被認(rèn)為具有最廣闊的發(fā)展前景。
我國對燃料電池汽車的探索從很多年前就開始了。長期從事氫源燃料電池研究的中科院大連化物所，早在上個世紀(jì)90年代初期，就開始了對氫源質(zhì)子交換膜燃料電池的研究。1996年底，這一研究得到國家科技部、中科院、國家自然基金委的經(jīng)費支持，并在國家“九五”計劃中立項。2000年，大連化物所研發(fā)出第一臺質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動機(jī)，并與中科院電工所、二汽集團(tuán)合作，組裝出了一臺燃料電池中巴車，于2001年進(jìn)行了試運行。
美國、歐盟、日本和韓國都投入了大量資金和人力進(jìn)行燃料電池車輛的研究，通用、福特、豐田、奔馳等大公司都已經(jīng)開發(fā)出燃料電池車并在公路上運行。
近年來，我國在燃料電池汽車方面的投入進(jìn)一步加大，北京奧運會、上海世博會期間都有燃料電池轎車和大客車進(jìn)行了示范運行。燃料電池汽車已然成為世界的寵兒。
中國工程院院士衣寶廉介紹，燃料電池汽車已經(jīng)走過數(shù)個階段。第一階段，科研人員攻關(guān)解決燃料電池在汽車啟動后便很快衰減的問題。第二階段，科研人員主要解決燃料電池的可靠性、耐久性等問題。“現(xiàn)在，應(yīng)該說已經(jīng)進(jìn)入了第三階段，主要是進(jìn)一步降低成本和鉑（Pt）的用量，同時加強(qiáng)加氫站的建設(shè)，實現(xiàn)燃料電池車的商業(yè)化。”
