我国氢燃料电池产业化前景分析预测

       内容提示：车用燃料电池技术过关美国工程院预计，氢燃料电池车将在2015年在全球主要的工业发达国家批量进入市场。并凭借其技术优越性，在15年至20年之内取代现有车型，占据汽车市场主导地位。

       2015年是国际氢燃料电池车产业化的时间节点，奔驰、通用、丰田、现代等8大汽车公司届时都将推出商用车，售价5万美元/辆。在家用发电方面，日本2009年5月宣布1千瓦家用燃料电池进入商业化阶段，至今已销售6000余台。而在我国，虽然距2015年只有一个五年，但还未形成氢能利用的国家规划，更别提市场。

　　实际上，在国家财政部、科技部2009年公布的新能源公共服务用车补贴标准中曾提出“燃料电池轿车补贴25万元/辆，公共汽车补贴60万元/辆”的政策。但至今有价无市，无用武之地。是何原因阻碍了氢能经济在中国的发展?氢能到底是不是离我们很远的“未来技术”?

　　清华大学教授毛宗强告诉记者：氢能并不遥远，但现有体制是最大制约，“从欧美日等发达国家的发展现状来看，它们已经占领了先机，我们应该感受到压力”。刚刚从美国考察回国的上海交通大学教授马紫峰也告诉记者：如果我国不抓紧发展氢能，新能源汽车“弯道超车”的期望恐成泡影。今年6月中旬，以中国地质大学武汉“千人计划”特聘教授程寒松、中科院理化所研究员佟振合和毛宗强担任执行主席的香山科学会议第400次学术讨论会召开，这是我国氢能领域的第一次香山会议。与会专家普遍认为，我国在氢能领域投入较少，缺少布局规划，没有制定清晰的路线图和时间表。他们建议由政府主导制定国家级氢能路线图。

　　家用系统有赖补贴

　　目前全世界已有上万台燃料电池电站，但其推广还离不开政府补贴。据悉，日本1千瓦级燃料电池售价300万日元，约合人民币20多万元，政府补贴130万日元，除去补贴后约合人民币12万元。利用这套电池系统，日本家庭每天可将多余的电力卖给电网，同时利用散发的热量获得免费热水。美国家庭房屋较大，燃料电池规模在5千瓦左右，售价5万美元。目前在加州销量较好，主要原因是该州能享受到联邦政府和州政府的双重优惠，除去补贴，用户需支付3万美元左右。

　　不过，这样的价格放在中国仍然较高，但毛宗强透露，如果这些技术能国产化，成本将大大降低。据悉，家用燃料电池发电系统由重整器、燃料电池和逆变器三部分组成。其中我国重整器水平还不过关，一氧化碳含量达到几十甚至100ppm，导致催化剂铂金中毒，但日本技术能低于5ppm，大大延长了电池寿命。此外，国产燃料电池中铂金用量数倍于国际领先水平，因而成本较高。因此，如果引进重整器，降低燃料电池中贵金属催化剂的用量，同时开发高效的储氢技术，结合国产燃料电池技术和逆变器，我国将能大大降低家用燃料电池系统成本，使之普及推广。

　　2009年2月，中国氢能代表团曾赴日本考察谈判，试图引进日本的家用燃料电池技术，尤其是重整器部分。未果。据了解，针对这个软肋，我国目前正在进行技术攻关，并获得一定进展。车用燃料电池技术过关美国工程院预计，氢燃料电池车将在2015年在全球主要的工业发达国家批量进入市场。并凭借其技术优越性，在15年至20年之内取代现有车型，占据汽车市场主导地位。

　　过去十年中，本田、丰田、通用、奔驰、大众、福特等汽车制造商投入了数十亿美元用于氢能车的研发，很多成果已经达到产业化门槛。今年4月24日，奔驰燃料电池车队到达北京，这是该车队环球旅行中的一站。5月，车队顺利返回德国，环绕地球一圈，证实了其可靠性。宝马公司投入10多亿欧元研发经费，已经生产了100台氢内燃机车，在美国各地免费试驾。日本生产的燃料电池车加一次氢能跑800公里，而且加一次只需几分钟，最高时速能达到180公里。美国UTC公司研发的燃料电池汽车试运营1万小时以上，超过美国能源部制订的6000小时的商业化标准。成为燃料电池汽车产业化的重要标志。

　　“其实发展得很快，大约也就10年时间。”毛宗强介绍说，2000年德国制造的第一辆燃料电池车大小如同一辆救护车，却只能坐一个人，空间全部用来堆放燃料电池。但现在，燃料电池车的内部空间已经跟汽油车没有区别。同时，随着技术的进步，专家预测，如果投入批量化生产，2015年燃料电池汽车的生产成本将仅比传统汽车高20%。

　　不过目前这些厂商基本都停了下来。据毛宗强介绍，技术和成本都不是阻碍燃料电池车发展的难题，下一步的难点主要是基础设施建设，因此各车企都在等待。据悉，德国准备到2015年建成1000个加氢站。

　　明确氢能经济时间表

　　国际上氢能研究持续升温，国际氢能经济的时间表大致在2050年左右实现。按照美国氢能技术路线图，到2040年美国将走进“氢能经济”时代。近年来，我国氢能研究也有一定进展。据记者了解，国内这个行业实际上已具备相当规模，相关企业达上百家，有较好的基础。有些企业在以燃料电池为主业的前提下，能够实现产业化，甚至能够通过卖产品赢利。“我国氢能发展的主要阻力来自现有体制。”毛宗强说，工业界现有的加油体系将固体、气体燃料变为液体燃料使用，但经过一次转换能量大大损失，如果能直接用氢做车用燃料，效率将大大提高。“另外就是现有利益集团的利益格局很难打破。”毛宗强说。

　　虽然我国目前在各级规划中并未考虑氢能，但此次香山会议也许是一个信号。据悉，此次会议集中了国内该领域的主要专家。“我们希望以香山会议为起点，推动政府部门加大对氢能的投入，包括发改委、工信部、科技部、中国科学院、自然基金委在内的各部门应加大支持力度，同时加强政策引导，鼓励大型企业如中石油、中石化和汽车公司进入氢能领域，加速培养优秀的科学家和工程师，以尽快缩短与国外的差距。”程寒松说。

　　建设中国首条氢能高速公路在电动车充电站进入人们的视野之后，燃料电池车加氢站也离我们不远了。据美国工程院预计，氢燃料电池车将在2015年批量进入发达国家市场，并在15年至20年之内取代现有燃油车及混合动力车，占据全球汽车市场主导地位。为此，宝马、通用、丰田等全球主要的汽车公司已提前作好了技术储备，德国准备到2015年建成1000个加氢站。我国上汽集团也计划到2015年生产1000辆燃料电池车。但我国加氢站建设目前尚未提上日程。

　　中国地质大学“千人计划”特聘教授程寒松向记者介绍，全球现已建成各类加氢站400余座，绝大多数位于欧美，且大多直接建成氢能高速公路。我国目前仅有4座加氢站位于北京和上海，尚无一条氢能高速公路。在近日举行的以“氢能科学与技术的发展与战略”为主题的香山科学会议第400次学术讨论会上，与会专家提出，希望“十二五”期间能立项建设我国第一条“氢能高速公路”。所谓氢能高速公路，就是在高速公路上建设加氢站，使得这条路能跑氢能车。

　　“现在我国副产品氢气价格已经比汽油便宜了。所以我们很有信心这条高速公路可以赢利。”会议执行主席、清华大学教授毛宗强告诉记者。据介绍，我国年产炼焦等副产品氢气900亿立方米，其热值相当于2008年全国6000多万吨汽油用量的1/3。但由于没有合适的用途，利用率很低，大多被浪费。不过，由于目前我国燃料电池车和氢内燃机车较少，毛宗强表示：“这条氢能高速公路一旦建成，首先受益的是CNG车。”

　　据悉，这条高速公路将学习美国经验，一个加气站建很多加气柱，同时有天然气、HCNG天然气和氢气混合燃料、氢气等多种燃料，类似现在的加油站有97号汽油、93号汽油和柴油。今后，汽油车、柴油车、CNG车、HCNG车、氢能车都能出现在这条氢能高速公路上。毛宗强透露，国家氢能标准化委员会已经通过这样一项加气站标准，以保证加气站在早期也能赢利。

　　目前，我国CNG车对加气站需求强烈，在南方一些省市还经常出现排长队加天然气的情况。记者近日在安徽省合肥市采访时获悉，当地出租车全部是油气两用车，但基本都使用天然气。据司机介绍，天然气燃料费比汽油便宜一半。

　　毛宗强在山西阳泉调查时也计算过，出租车司机用天然气比汽油每天能省100元燃料费。但由于天然气加气站很少，加气甚至需要排队两个小时。“很多司机以为我是上面来调查的，还跟我呼吁多建站。”毛宗强回忆。根据国家“十二五”规划，天然气从“十一五”末的1000亿立方米要用到2000亿立方米。毛宗强认为，天然气是高级燃料，除了生活用气，用于交通将能发挥更大的作用。而且，我国CNG车并不多，仅有约40万辆。

　　实际上，我国并不是天然气富产国，还需要进口一部分。在CNG中加氢的做法让香山科学会议的与会专家们对氢能高速公路的前景更有底气。据介绍，氢气的热值只是天然气的1/3，但是混合之后，提高了燃料空燃比，允许多加空气。经过国内外实验测定，在CNG中掺入一定体积的氢气，动力性能不减，最大的好处是降低50%氮氧化物排放。

　　目前，我国车用天然气价格为3.6元/方~4.7元/方，而副产氢气可以低至每方1元多。因此HCNG车每次加气能跑的距离虽然略少于CNG车，但其差距可以通过更低的价格弥补。而且，将CNG车改造为HCNG车几乎不需要改动硬件，升级软件即可，成本很低。“HCNG比CNG更便宜、清洁、安全。”毛宗强说，“对国家来说一方面用上了本来没用的副产氢气，另一方面节省了天然气，一举两得。”

　　据记者了解，这条氢能高速公路的建议得到了业内企业的广泛支持。目前，山西省河津市已建成了世界上最大规模的氢气、天然气加气站，每天能生产20万立方米混合气体，不久即将投入使用。

　　为什么是氢能?

　　全球二氧化碳减排的巨大压力给了氢能一次绝好的发展机遇。目前，氢主要来源于碳氢化合物的重整。传统内燃机汽车产生的二氧化碳几乎无法收集，而通过碳氢化合物的重整制氢过程产生的二氧化碳可以规模化捕获，可掩埋封存或作为工业原料加以利用。在氢能经济的长期规划中，水分解制氢是未来制氢技术的主要方向。

　　可再生能源具有时间和空间的不稳定性，因此需要大力发展储能技术。氢是一种最好的储能介质，通过电解水可以将太阳能、风能等不稳定的可再生能源转换成稳定的能源加以储存。我国有全世界最大的风电装机容量，但大部分无法有效并网。将这部分能源转化为氢能储存利用，是一种有效的储能手段。

　　全世界氢能96%来源于化石能源，4%来源于水电解，但是这部分主要是来自水电站，并不来源于太阳能、风能等新能源。专家希望今后把这部分提高到30%~40%。

　　氢能应用技术方面，目前主要的氢能转化方式为氢燃料电池和氢内燃机。氢能利用技术特别是氢燃料电池技术稳定、高效、无污染，在移动交通、电力储存以及分布式供能等方面均表现出巨大优势，同时解决能源持续供应与环境保护两大问题。