咱家的汽車也能“氫”起來

　　在北京市延慶區，很多市民都乘坐過一種綠色車身、涂裝著白色祥云圖案的公交車。但或許少有人了解，這些公交車可來頭不小——它們曾是北京冬奧會的服務保障用車，并且，這些車不燒汽油，也不是常見的純電動汽車，而是氫燃料電池客車，更加低碳、環保。

　　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，可應用在眾多領域。交通，正是其最重要的應用場景之一。

　　近年來，國內氫能源車產業穩步發展，創新成果不斷涌現。國家發展改革委、國家能源局聯合印發的《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》指出，要“有序推進氫能在交通領域的示范應用”，并提出到2025年，“燃料電池車輛保有量約5萬輛，部署建設一批加氫站”的發展目標。

　　相信在不久的將來，目前還很小眾的氫能源車就會走進千家萬戶，為人們的交通出行再添一種綠色選擇。

　　獨具優勢 發展前景廣闊

　　隨著技術的發展和低碳理念的普及，新能源車已成為市場寵兒。截至2022年底，中國新能源汽車保有量已達1310萬輛。但其中，絕大部分是純電動汽車，而氫能源車保有量剛剛突破1萬輛。

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

　　2022年，在北京冬奧會期間，氫燃料電池汽車為服務賽事開展示范運營，成為國內氫能源車發展的一個高光時刻。如今，在北京、上海、廣州等地，氫能源車都在加速推廣落地。

　　由工業和信息化部指導發布的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》提到，預計到2035年，燃料電池汽車保有量達到100萬輛左右，商用車將實現氫動力轉型。

　　為何氫能源車如此受到青睞?相較于其他新能源汽車，氫能源車又有哪些獨特優勢?

　　“氫能源車的技術核心之一在于氫燃料電池。”據國家能源集團北京低碳清潔能源研究院氫能(氨能)技術研究中心副主任何廣利講解，氫能源車的工作原理，是將氫氣通入車內的燃料電池，然后氫氣和氧氣在燃料電池里發生反應，同時發出電，再用電來驅動車前進。

　　“在我們常見的純電動汽車中，電是直接儲存在車載電池中的，電池是一個儲能機構。而氫燃料電池是一個能量轉化機構。從這點上看，它可以和燃油車的工作方式做一個類比：在燃油車上，我們將汽油加入油箱，供給發動機燃燒;在氫能源車上，我們需要加入氫氣，供給燃料電池使用。”何廣利說。

　　所以，與純電動汽車相比，氫燃料電池汽車增加了車載儲氫系統和具有發電能力的燃料電池系統。這讓其獲得了自己的獨特優勢。

　　首先是相較于純電動汽車，氫燃料電池汽車的續航里程大幅增加。何廣利指出，純電動汽車要提高續航里程，目前采取的方式一般是多增加鋰電池，或者通過更新技術，不斷提高電池高能量密度。但對于車輛生產來說，二者都需要較高的成本。但氫燃料電池汽車增加續航里程，只需增大儲氫罐即可。另外，純電動汽車充電時長比較久，一般要幾個小時才能充滿電。但氫燃料電池汽車加氫補給的時間很短，與燃油車加汽油的時間幾乎相同。

　　在高海拔、高溫、高寒等多種環境下，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為例，其裝載的氫燃料電池系統，在零下30℃的環境下能夠無輔熱快速啟動，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的感受時說：“氫能源車不僅更加安全環保、沒有污染，同時噪音更小、續航更久，運行期間很平穩，駕駛起來特別舒適。”

　　從低碳、環保的角度看，氫能源車也有更優異的表現，有人甚至將氫能源車稱為“移動的空氣凈化器”。據何廣利解釋，這是因為燃料電池非常敏感，為了保證進入燃料電池的空氣是干凈的，氫能源車需要設置物理吸附、化學吸附等多道過濾裝置。所以，氫能源車的前置空氣處理裝置，不僅能夠吸附顆粒物，還會過濾掉空氣中的有害氣體。當過濾后的空氣進入電池與氫氣發生反應后，再排放出去的物質，只有水和更清新的空氣。

　　基礎設施 建設步伐提速

　　既然氫能源車有如此多優點，該如何進一步促進其推廣落地?采訪中，多位業內人士表示，加強氫能儲運能力以及完善加氫站等基礎設施建設，是氫燃料電池汽車推廣普及的關鍵所在。

　　在氫氣制備方面，中國已具有一定優勢。《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》指出，中國是世界上最大的制氫國，年制氫產量約3300萬噸，其中，達到工業氫氣質量標準的約1200萬噸。可再生能源裝機量全球第一，在清潔低碳的氫能供給上具有巨大潛力。

　　不過，當前利用可再生能源如太陽能、風能等制備出的綠氫，主要來自西部地區;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長管拖車運輸為主，管道運輸仍為短板弱項。這導致長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，制約了產業鏈發展。

　　好在，這一問題將逐步得到解決。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”建設實施方案》，中國首個純氫長輸管道項目啟動。

　　該管道起于內蒙古自治區烏蘭察布市，終點位于北京市的燕山石化，全長400多公里，是中國首條跨省區、大規模、長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。

　　據中國石化董事長馬永生介紹，“西氫東送”管道一期運力10萬噸/年，預留50萬噸/年的遠期提升潛力。同時，將在沿線多地預留端口，便于接入潛在氫源。未來，中國石化可依托“西氫東送”管道建設支線及加氫母站，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在路由選址、技術研究、工程建設方案等方面取得積極進展，基本完成可行性研究報告的編制，正加快推進項目各項工作。

　　完善加氫站的布局，也是發展氫能源車產業不可或缺的前提條件。

　　去年9月，在國家發展改革委關于基礎設施建設的發布會上，國家能源局相關負責人介紹，中國已累計建成加氫站超過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，日加氫量可達4.8噸。據海珀爾加氫站相關負責人介紹，該加氫站在高峰時一天可服務500多臺車輛。

　　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加氫需求。

　　國家發展改革委相關負責人指出，目前國內的加氫站主要以35MPa氣態加氫站為主，70MPa高壓氣態加氫站占比小，液氫加氫站、制氫加氫一體站建設和運營經驗不足。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公斤的規模化加氫站仍待進一步建設布局。未來，加氫網絡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車用加氫站發展規劃(2021—2025年)》，北京市將在2023年前，力爭推廣氫燃料電池汽車3000輛;2025年前，力爭實現氫燃料電池汽車累計推廣量突破1萬輛。與此同時，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，滿足47噸/日車用氫能需求。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，滿足126噸/日車用氫能需求。

　　近年來，上海市也已陸續建成10余座加氫站。《上海市氫能產業發展中長期規劃(2022-2035年)》提出，到2025年，建設各類加氫站70座左右，燃料電池汽車保有量突破1萬輛，氫能產業鏈產業規模突破1000億元，在交通領域帶動二氧化碳減排5萬—10萬噸/年。

　　企業創新 瞄準市場發力

　　隨著基礎設施建設不斷完善，越來越多創新型企業瞄準了氫燃料電池汽車相關市場。

　　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和生產。

　　“在燃料電池系統很多相關零部件產品的研發上，目前不少國產產品已達到國際領先水平。”北京穩力科技有限公司副總經理左琳琳告訴記者，該公司通過對氣浮軸承技術的研發，開發出的新型燃料電池用空壓機，實現了每分鐘12萬轉的超高轉速。這使得燃料電池系統的體積大幅減小，更適合車載使用。

　　“燃料電池系統零部件產品的研發，涉及電磁學、流體力學、材料學等多學科知識，產品研發過程比較復雜，技術創新含量也比較高。所以我們花了很多時間去不斷測試、驗證。”據左琳琳介紹，燃料電池用空壓機從開始設計，到成功做出工程樣機，花費了4年時間。然后又經過1年多打磨，才正式成為可量產的產品上市。

　　目前，北京穩力科技有限公司研發的多款燃料電池系統，功率覆蓋范圍為5kW~150kW，既可以適用于長續航、高功率的重型卡車，也可以用于低功率的叉車、環衛車等場地車輛。左琳琳表示：“相信在不久的將來，氫能源車在乘用車和商用車領域，都會有更好的表現，占據一定比例的市場份額。”

　　電堆是氫燃料電池系統的關鍵部件，在燃料電池系統中所占成本超過一半，而膜電極又是電堆中的核心部件，產業重要度堪比鋰電池的電芯。

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

　　“要促進氫燃料電池推廣普及，降本是至關重要的一環。”在捷氫科技總經理盧兵兵看來，要實現降低成本，打破關鍵部件技術壟斷、實現全產業鏈自主可控不可或缺。

　　“縱觀氫能和燃料電池產業，國內企業已經在大部分技術和產品上頗具競爭力，但同時我們也需要認識到，包括質子交換膜、碳紙、催化劑等在內的部分核心材料，與國外產品相比仍存在技術差距，這也要求我們必須未雨綢繆，更加注重基礎研發。”盧兵兵表示，希望未來在氫燃料電池領域，可以實現從核心材料、零部件，到生產工藝、裝備等在內的全面國產化，避免“卡脖子”，推動中國氫能和燃料電池產業走在國際前列。

　　中國氫能源車產業及市場的長遠發展潛力，還吸引了不少外資企業。

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

　　在北京經濟技術開發區，豐田燃料電池研發與生產項目也已正式落地，即將在2023年年底建成、2024年投產。這是北京市氫能領域引入的最大外資項目，未來將導入豐田技術、合力研發國產化的燃料電池，實現燃料電池系統大規模量產。該項目落地后，將進一步加快氫燃料電池技術的商業化普及，同時帶動上下游產業鏈加速集聚。北京經濟技術開發區相關負責人表示：“隨著豐田燃料電池項目落地，下一步將在燃料電池關鍵零部件方面吸引一批高精尖企業落地，增強上下游協同，不斷完善氫能產業鏈。”

　　有了政策的支持、技術的創新，再加上市場的期待，國內氫能源車產業必將進入提速發展的新階段。

　　來源：人民日報海外版

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