中国一汽田洪福：氢燃料电池汽车的技术现状

“风光储氢并举，共享零碳生活”。2021中国绿色氢能与应用高端论坛于近日成功在长春举办，中国一汽集团高级工程师、吉林省汽车工业协会副会长田洪福做《氢燃料电池汽车的技术现状与发展趋势》主题演讲，对我国现今氢燃料电池汽车的技术发展现状及构架做出详细分析。


田洪福 一汽集团高级工程师 吉林省汽车工业协会副会长

氢能被视为全球最具发展潜力的清洁能源之一。氢能源汽车分为两种，氢内燃机汽车和氢燃料电池汽车，目前发展较快的是氢燃料电池汽车。

田洪福为与会嘉宾展示了氢燃料电池汽车技术路线图，他强调，目前氢燃料电池汽车技术主要分为四大板块：燃料电池堆、燃料电池系统、燃料电池汽车、氢基础设施，每个板块的技术构架都在或多或少地影响着氢燃料电池汽车的未来发展趋势。

相较于目前的锂电池汽车而言，氢燃料电池汽车的最大优势在于：续航里程长（可达到500-1000km）；加氢时间短（同燃油车一样只需几分钟）；转换效率可达60-80%；由于主要驱动装置是电机，可充分兼顾静音性与良好的行驶性能；以可再生能源——氢气作为燃料，氢气可通过化石燃料在内的多种能源进行制取，来源广泛，且行驶中的排放物只有水，可谓是新能源的理想化方案。



田洪福表示，由于国内发展时间尚短，导致氢能源汽车目前存在研发和使用成本较高、基础设施不完善、技术难度大等诸多问题。氢燃料电池汽车的发展有多重问题亟待解决，众多“卡脖子”技术也需要理论支撑。

当前，对FCEV推广来说主要是建设加氢站问题。目前国际上已有加氢站主要以水电解制氢为主，少部分采用天然气水蒸气重整制氢，也有的是运氢到加氢站。加氢站由于需要配置压缩机等大型设备，成本比加油站和充电站更高。未来加氢站的类型将逐渐多样化、专业化、标准化，通过与地方政府的统筹规划，央企与国企牵头带领加氢站多点开花，将形成更加完备的上游产业配套。

“目前，国外已经实现了70MPa Ⅳ型瓶车载储氢系统在燃料电池乘用车的商业化应用；我国车载储氢系统主要以35MPa的III型瓶为主，70MPa车载储氢系统尚处于示范阶段”田洪福说。相比III型瓶，Ⅳ型瓶在轻量化和储氢密度方面更有优势，另外，车载液氢和深冷高压技术已进入研发阶段。

针对质子交换膜燃料电池中常用的商用催化剂Pt/C在活性、稳定性方面存在的不足，多种途径探索高活性、高稳定性催化剂解决方案，目前可以实际应用的仍然是Pt基合金（Pt-M）催化剂。此外，还研制出了超小PtCu合金催化剂，其质量比活性是目前Pt/C的3.8倍，展示了较好的应用前景。

关于膜电极组件（MEA）的研究进展，田洪福表示，目前研究与开发的热点有两方面，一是继续提高膜电极的性能、降低Pt用量；二是开发膜电极的量产工艺、提高产能、降低成本。

国产电池电堆性能已经达到国际平均水平，而领先企业已与世界先进水平相当，新一代燃料电池电堆功率可达130kW，功率密度3.8kW/L，耐久性达到10000h。但整体来讲，国产电堆在比功率、冷启动技术、规模化生产工艺等方面还存在较大进步空间，成本还需大幅降低。

根据对燃料电池电堆及关键零部件发展情况的分析，“未来将会形成三纵三横的研发布局，以纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车为‘三纵’，以动力电池与管理系统、驱动电机与电力电子、网联化与智能化技术为‘三横’”田洪福说。到2030年，新能源汽车形成市场竞争优势，销量占当年汽车总销量的40%，有条件自动驾驶智能网联汽车销量占比70%，高度自动驾驶智能网联汽车在高速公路广泛应用，在部分城市道路规模化应用，汽车新车能耗到达世界先水平。在此基础上，要实现燃料电池汽车的产业化，势必还需要突破一些技术，例如，提高电堆系统的可靠性和耐用性；进一步降低氢瓶的成本；加速轿车燃料电池的开发等方面。

最后，田洪福强调，未来商用车燃料电池整车技术和乘用车燃料电池整车技术将会得到质的发展，整车成本会逐步下降，各方面技术指标也将会有极大的提高。