文章來源：《科學(xué)大師》、今日科協(xié)、科技訊

　　衣寶廉，是中國工程院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員，并先后擔(dān)任過全國燃料電池與液流電池標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)主任委員、國家863電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)專家組成員和燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)責(zé)任專家等職務(wù)。歷時(shí)50年，堅(jiān)守在燃料電池科研一線，成為中國現(xiàn)代燃料電池研究、應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化的主要奠基人之一。

　　1、燃料電池轎車進(jìn)入尋常百姓家，是能實(shí)現(xiàn)的

　　《科學(xué)大師》：有消息稱，本田宣布計(jì)劃將于年內(nèi)停止生產(chǎn)氫燃料電池車CLARITY FUEL CELL，更專注電動(dòng)車生產(chǎn)，有評(píng)論看衰燃料車，認(rèn)為日本押錯(cuò)寶，作為氫燃料電池界的權(quán)威專家，您有何看法?

　　衣寶廉：現(xiàn)在燃料電池車沒有政府補(bǔ)貼，企業(yè)是賠錢的。中國因?yàn)榈胤秸蛱厥馄髽I(yè)買單，燃料電池車還有市場(chǎng)，所以豐田、現(xiàn)代、巴拉德等均進(jìn)入中國。

　　本田燃料電池車技術(shù)幾經(jīng)變動(dòng)，并沒有大量進(jìn)入市場(chǎng)，它的技術(shù)還需創(chuàng)新和降低成本。因此它在停產(chǎn)同時(shí)，還和美國通用在發(fā)展燃料電池車技術(shù)。

　　汽車在轉(zhuǎn)型，電動(dòng)化時(shí)代，什么事均可能發(fā)生，正像有人不停報(bào)道鋰離子電動(dòng)車燃燒爆炸一樣。

　　本田宣布停產(chǎn)燃料電池車，不過是燃料電池車發(fā)展過程中的插曲，不會(huì)影響堅(jiān)定發(fā)展燃料電池車人的初心與信念。

　　《科學(xué)大師》：目前消費(fèi)者開的電動(dòng)汽車，像特斯拉、蔚來、理想等等，用的都是鋰電池，那氫燃料電池車，您覺得什么時(shí)候能走入尋常百姓家?要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用，您覺得需要克服什么問題?

　　衣寶廉：氫燃料電池的比能量高，可達(dá)到0.5—1.0Kwh/kg，是鋰離子電池的2-3倍，所以它特別適合長(zhǎng)距離運(yùn)行的重載車。目前通過示范運(yùn)行，已經(jīng)證明燃料電池汽車運(yùn)行的舒適性，運(yùn)行里程和加氫時(shí)間等都可以和燃油汽車媲美。

　　但燃料電池汽車普及還受兩個(gè)條件限制：加氫站的數(shù)量和密度、整車的售價(jià)，加氫站數(shù)量不夠，布局不合理，就會(huì)影響到氫的儲(chǔ)運(yùn)和加注，繼而影響燃料電池汽車的行駛里程;整車價(jià)格如果居高，普通消費(fèi)者也很難有消費(fèi)承受力。

　　我認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料與部件批量生產(chǎn)，初步降低燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的成本，應(yīng)該先商業(yè)化對(duì)加氫站依賴度低的商用車，特別是重卡車。

　　進(jìn)一步依靠科技創(chuàng)新，簡(jiǎn)化電堆材料和系統(tǒng)部件，進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)成本和對(duì)氫氣純度的要求，降低燃料氫成本，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，結(jié)合加氫站進(jìn)一步普及氫能發(fā)展，燃料電池也可以進(jìn)軍乘用車市場(chǎng)。

　　時(shí)間上，我認(rèn)為最早也要到2030-2035年燃料電池轎車可能進(jìn)入尋常百姓家。

　　2、氫能汽車大規(guī)模商用，須先解決三高

　　《科學(xué)大師》：關(guān)于車用氫能的經(jīng)濟(jì)性，現(xiàn)在的成本高成什么樣，主要是什么原因?

　　衣寶廉：科技部2001年成立電動(dòng)汽車總體專家組，負(fù)責(zé)電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)。時(shí)任總體專家組組長(zhǎng)是萬鋼(現(xiàn)為全國政協(xié)副主席、中國科協(xié)主席)，我是專家組的成員。現(xiàn)在的新能源汽車“三縱三橫”發(fā)展戰(zhàn)略，就是當(dāng)時(shí)總體專家組提出來的。

　　我國從20世紀(jì)末就發(fā)展燃料電池汽車，但發(fā)展速度比基礎(chǔ)好的鋰離子電池車慢得多。由于燃料電池基礎(chǔ)弱，電堆功率低，萬鋼等提出電——電混合的技術(shù)路線，即燃料電池與鋰離子或超級(jí)電容器電電混合，不但延長(zhǎng)燃料電池壽命，還大幅度提高了燃料電池車性能，這種技術(shù)路線現(xiàn)在已為全世界的燃料電池車采用。

　　但一直到“十三五”開始，我們國家還存在關(guān)鍵材料與部件需要高價(jià)從國外進(jìn)口的現(xiàn)實(shí)，這導(dǎo)致燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)成本居高不下，每千瓦電堆售價(jià)近萬元，發(fā)動(dòng)機(jī)售價(jià)翻倍。

　　我們說燃料電池車現(xiàn)在存在三高：一是燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)貴，導(dǎo)致車貴，是燃油車2-3倍，鋰離子電池車1.5-2倍。二是燃料氫貴，一般售價(jià)是每公斤60元左右。三是加氫站建設(shè)費(fèi)用高，每座達(dá)到1000-1500萬。

　　所以盡管燃料電池車之前在北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)很好地完成了示范任務(wù)，但產(chǎn)業(yè)化的路很難走通。

　　也是因?yàn)檫@個(gè)原因，國家五部委才會(huì)聯(lián)合出臺(tái)燃料電池城市群示范計(jì)劃。

　　在雙碳目標(biāo)的指引下，國內(nèi)24個(gè)省、市發(fā)布十四五氫能與燃料電池車發(fā)展規(guī)劃。世界各國燃料電池車和知名制造商如加拿大巴拉德、日本豐田、韓國現(xiàn)代、德國博世等都以合資或獨(dú)資形式進(jìn)入中國。因此，我國在四年內(nèi)解決關(guān)鍵材料與部件的卡脖子技術(shù)和實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)沒有問題。比如在本世紀(jì)初買一臺(tái)燃料電池車的空壓機(jī)要進(jìn)口，20多萬，還不好買到。現(xiàn)在國內(nèi)已有近十家企業(yè)有產(chǎn)品，售價(jià)低于四萬元。

　　我們既要忙于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，也要有持續(xù)降低成本的研發(fā)力量，同時(shí)還要有對(duì)核心關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)的能力，因?yàn)榻鉀Q卡脖子技術(shù)并不意味著你就達(dá)到了國際先進(jìn)水平。比如質(zhì)子交換膜，我們有15微米的膜，美國戈?duì)柟疽延?微米的復(fù)合膜，想裝高性能的電堆，企業(yè)還得買戈?duì)柕哪ぁＲ虼宋覀儾坏鉀Q卡脖子技術(shù)，還要達(dá)到世界先進(jìn)水平。

　　3、氫能汽車和鋰電汽車不會(huì)相互取代

　　《科學(xué)大師》：在燃料電池和鋰電池兩者之間，會(huì)是什么樣的競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)?鋰電池技術(shù)本身還能有發(fā)展空間么?鋰電池車會(huì)被燃料電池車取代么?

　　衣寶廉：在本世紀(jì)初科技部支持研發(fā)電動(dòng)汽車，成立重大專項(xiàng)，總體專家組制定技術(shù)路線，提出純電、混合動(dòng)力和燃料電池多元并重發(fā)展。但因?yàn)殇囯x子電池技術(shù)與批量生產(chǎn)均有較好基礎(chǔ)，鋰離子電池車就得到了快速發(fā)展。

　　經(jīng)過示范，持續(xù)創(chuàng)新，鋰離子電池車不但實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，銷量達(dá)百萬量級(jí)，而且引領(lǐng)世界電動(dòng)車進(jìn)程，在中國還涌現(xiàn)出寧德時(shí)代、比亞迪等國際知名的電池生產(chǎn)企業(yè)。

　　但鋰離子電池車還有續(xù)航里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)、燃燒爆炸等問題。現(xiàn)在在發(fā)展的換電站技術(shù)，可以解決充電時(shí)間長(zhǎng)、里程焦慮等問題，但做到換電站普適性，還需要較長(zhǎng)時(shí)間。解決燃燒爆炸問題，要寄希望于固態(tài)電池，這可能需要更長(zhǎng)時(shí)間。但比亞迪的刀片電池、廣汽的彈匣電池等技術(shù)，有望解決這一問題，我們還是等待大規(guī)模行車實(shí)驗(yàn)的結(jié)果吧。

　　如果后面用四年時(shí)間能解決卡脖子技術(shù)和關(guān)鍵材料與部件的批量生產(chǎn)，大幅度降低成本，到2025-2030年，燃料電池車可能在售價(jià)上接近鋰離子電池車，在商用車方面能顯示出優(yōu)越性。

　　還必須創(chuàng)新，比如要靠創(chuàng)新簡(jiǎn)化電池系統(tǒng)和電堆結(jié)構(gòu)，如去掉增濕器和擴(kuò)散層，提高電池工作溫度到150-200度，消除兩相流，改進(jìn)流體分配，提高電堆工作電流密度和比功率等。

　　現(xiàn)在看來燃料電池車和鋰電池車大家都在進(jìn)步，而不是誰消滅誰。未來鋰電池車可能在乘用車、短程車上占優(yōu)勢(shì);燃料電池車在長(zhǎng)程、重載的商用車會(huì)占優(yōu)勢(shì)吧，燃料電池的比能量高，可達(dá)0.5—1.0Kw/kg，所以它特別適于重載長(zhǎng)途車，燃料電池重卡現(xiàn)在是世界研發(fā)銷售的熱點(diǎn)。二者可以通過競(jìng)爭(zhēng)相互促進(jìn)，共同為碳中和貢獻(xiàn)力量。

　　《科學(xué)大師》：有專家說，氫的“四個(gè)最”是靠研發(fā)無法改變的：體積能量密度最低的物質(zhì)、最小的分子、最易泄漏、最寬爆炸范圍，它的應(yīng)用面臨的不光是運(yùn)輸和儲(chǔ)存難題，還有安全性，您怎么看?

　　衣寶廉：物質(zhì)本性是不能改變的，但我們可以通過技術(shù)進(jìn)步，找出合適的應(yīng)對(duì)方法。

　　一方面，氫的體積能量密度最低，但它的質(zhì)量能量密度高于石油和天然氣幾倍。人們可以將氫氣加壓儲(chǔ)存在壓力容器中，現(xiàn)在四型儲(chǔ)氫瓶的儲(chǔ)氫已達(dá)到6%左右，可以滿足汽車應(yīng)用。對(duì)重卡因?yàn)檫\(yùn)行里程長(zhǎng)，燃料電池功率大，最好采用液氫。另一方面，對(duì)于安全問題，氫不但分子小易滲漏，還具有氫脆特性，因此要研發(fā)抗氫脆的材料，制備輸氫管道和研發(fā)抗氫脆的涂料，改造天然氣管網(wǎng)，用于摻氫運(yùn)輸。

　　對(duì)于安全問題，要利用氫的另外兩個(gè)特性：擴(kuò)散速度快、易檢測(cè)。在可能有氫泄漏的地點(diǎn)，均安裝氫氣傳感器，當(dāng)氫濃度達(dá)到千分之五時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)，將氫氣排除，確保安全。至今全世界有三萬多輛燃料電池車在運(yùn)行，還沒有一輛車發(fā)生燃燒和爆炸事故。

　　燃料氫氣儲(chǔ)存在高壓氫瓶?jī)?nèi)，只要發(fā)現(xiàn)燃料電池有故障，關(guān)上氫源，燃料電池不會(huì)發(fā)生燃燒和爆炸。