目前，我國能源對外依存度高、結構有待優化、碳排放量大等問題不斷顯現。與此同時，氫元素廣泛存在于自然界，轉化過程只產生水和能量，對環境沒有污染。因優勢明顯，氫能已成為國內新能源領域一股不可小覷的力量，而燃料電池商用車市場將是其重要突破口。
氫能優勢明顯前景廣闊
人類社會的發展離不開能源，最開始使用的木柴和煤炭等，其化學元素幾乎都是碳，燃燒后會產生二氧化碳，造成全球溫度升高進而影響人類生存。后來，人們逐步轉變到使用石油和天然氣，這個時候碳的比例在減小，氫的比例在增加，最終將演變成沒有碳的氫能源。
國家發展改革委和國家能源局曾聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》（以下簡稱《規劃》），明確了氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，是用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體，也是戰略性新興產業和未來產業的重點發展方向。氫能作為高效低碳的能源載體，綠色清潔的工業原料，在交通、工業、建筑、電力等多領域擁有豐富的落地場景，未來有望獲得快速發展。
近年來，制氫技術的快速發展，為我國氫能源的發展提供了條件；中西部豐富的太陽能、風能等可再生能源，則為氫能源的獲取提供了充實基礎，這一切都為燃料電池的發展提供了保障。
中國科學院大連化學物理研究所研究員侯明表示，燃料電池的應用非常廣泛，主要是交通運輸和能源領域。交通運輸上，可以把它看作一個發電裝置，不管是在乘用車、商用車還是船舶、飛行器上都可以得到廣泛應用。在能源領域，燃料電池的應用范圍也很廣泛，包括分布式電站、備用電源等。而且燃料電池除了發電之外，還會產生一定熱量，可以用于熱電聯供。
《規劃》還顯示，計劃到2025年我國燃料電池車輛保有量達到5萬輛。據此計算，未來幾年我國燃料電池汽車保有量的年均增長率將超過50%。燃料電池汽車主要包括燃料電池系統、車載儲氫系統、整車控制系統等。其中，燃料電池系統是核心，成本有望隨著技術進步和規模擴大而大幅下降。
零碳是燃料電池最大優勢
付宇帶領的團隊曾多次參與國家重點項目，還作為核心成員主導過第一代和第二代國產電堆的產品開發。他說：“與電動汽車相比，燃料電池汽車在使用過程中只消耗氫氣和氧氣，通過電化學反應高效率發電，最后排出的是水，因此‘全過程零碳是其最大優勢’，此外，燃料電池更適合長途重載運輸，耐低溫，可實現零下40℃低溫啟動，滿足低溫運行要求。”
據悉，付宇所在的驥翀氫能目前正在批量生產多個型號燃料電池汽車的電池產品，其中包括重卡、渣土車、水泥攪拌車、市政環衛車輛、城市客車以及輕卡等，乘用車的燃料電池產品也在入市過程中。經過幾年發展，團隊已經成功打通了從研發到制造和應用的“關卡”，一步步靠近實現“全產業鏈條”的終極目標。
“首先要具備氫源及加氫基礎設施，其次要有具體的應用場景和真實需求，最后還需要產業鏈上下游配套，同時要考慮地方政府對行業的認知和支持。”付宇說。正是根據這些因素綜合考慮，驥翀氫能確定了在上海、北京、江蘇、河南、廣東等多個省市的布局。
侯明表示，燃料電池原理看似非常簡單，即氫和氧生成水，放出電和熱。但還有很多地方，尤其在一些材料和制造技術上與國外還有差距，其中被比喻為燃料電池“心臟”部件的電堆，更是需要多學科交叉、多要素耦合，有待解決的問題還比較多，因此能做和做好之間存在一定距離。
付宇表示，技術參數的突破僅是一個方面，燃料電池的開發必須保證使用過程中的壽命與可靠性，才能順利實現在汽車上應用。此外，還需要不斷突破關鍵技術瓶頸和降低成本，并通過示范應用形成比較成熟的商業模式，這才是產業布局背后的邏輯。據悉，驥翀氫能曾在2020年率先在全行業開發出單體電堆功率達143kW的產品，打破了國內外紀錄。目前，經過不斷升級迭代，該款產品的單電堆功率已達到216kW，并已實現了批量生產。
好產品要在系統中進行開發
據中國汽車工業協會數據，作為氫能最重要的應用領域，燃料電池汽車目前的產銷情況整體有所放緩。業界認為，伴隨補貼的逐步減少，行業馬太效應更加明顯，將進一步加劇燃料電池領域的競爭。燃料電池的行業爆發拐點將至，關鍵點在于誰能在補貼退出之后成功實現性能和價格兩方面的持續領先。
付宇表示，目前驥翀氫能新一代產品的設計驗證與零部件開發工作已經完成，預計單體電堆功率將超過260kW并可在后續進一步升級，單堆及功率密度較以往提升20%至30%。此外，第三代產品將在技術上實現突破性進展，能更好地滿足中重卡車及軌道交通的使用需求。
“單個產品離不開成體系的開發。”付宇說：“燃料電池的發展已經從純燃料電池企業到以車企為牽引的過渡階段，這個過程中最大的進步將是以汽車零部件的視角，以產品開發流程來開發燃料電池，將其作為車用發動機。”
侯明認為，燃料電池產業發展并非一蹴而就，盡管已走上產業化道路，但燃料電池產品的開發周期長，樣品出來后還要做充分的測試驗證，不存在快速集成后就能產業化推廣的情況，一代產品至少需要多年才能成熟，產業發展要循序漸進。
有數據顯示，全國燃料電池市場的規模到2030年有望突破千億元。付宇稱，燃料電池更大的一個應用領域是能源領域，目前團隊已完成可用于5G基站等場景的5kW級備用電源和100kW級數據中心備用電源的開發，MW級分布式燃料電池電站的概念設計工作也已完成。未來，通過技術創新、推廣應用、產業鏈協同發展和智能化應用等多種手段，燃料電池技術的前景將更為廣闊。（記者 趙逸赫）
