就燃料电池汽车请教侯中军博士(续)
王秉刚(搜狐独家博客)
标签: 新能源汽车 燃料电池 战略 技术 2011-11-11 20:02
5,以往我国在研制燃料电池中采购了许多进口材料与元器件,其中不少技术难度很高、价格也很高。这几年情况有所改变吗?这些问题能解决吗?
答:近年来我国汽车工业快速发展,然而汽车动力总成的很多关键技术如发动机的控制系统、自动变速箱等仍依赖国外技术或进口,这一直是困扰我国汽车工业的难题。对于新兴发展的新能源汽车来说,不能重蹈覆辙,应该一开始就注意尽可能自主掌握完整产业链,一方面意味着新能源汽车的开发更有技术保障,另一方面也意味着将来汽车产业发展中的话语权和更大的市场价值。因此,我国燃料电池汽车的发展确实要认真考虑关键部件材料的自主发展问题。
目前燃料电池中重要关键材料包括膜、催化剂、炭纸、双极板等。我国示范用燃料电池汽车中的膜、催化剂、炭纸等材料主要以进口为主,由于技术含量较高和垄断的原因,价格都比较高。为了改变上述情况,国家“863”项目在十一五支持了国产燃料电池关键材料攻关项目,目前已取得较大的进展。比如国产的膜、炭纸、催化剂在技术指标上已与进口材料相当,并可以在燃料电池发动机整机上的应用,这些成果为燃料电池关键材料的国产化打下了很好的基础。
目前存在的问题:上述材料研发成果还是小批量样品,要想真正形成我国燃料电池材料自主供应链,还需要进一步进行批量放大,而放大过程中如何保证产品的一致性和稳定性是关键问题。开展这项工作则需要注意两个问题:一是知识产权问题,尽管目前在“863”项目支持下,国产膜、炭纸、催化剂等材料的技术、工艺都具有自主知识产权,但放大的过程需要进一步的研发工作,而这一环节同样需要注意自主创新和知识产权的保护工作,否则产品无法真正面向客户应用;二是批量放大的开发模式问题,由于目前燃料电池市场还未开启,没有市场收益保证的情况下,谁来提供资源进行耗时耗力耗钱的批量工作是个难题,因此需要利用燃料电池的未来市场预期,技术、资金方以及未来的产业应用方共同构建形成共赢的合作模式,推动国产材料的放大应用过程。
6,据我了解,在一些国家整车厂对燃料电池的研发介入很深,还有整车企业与燃料电池企业紧密合作的研发模式,您们能介绍一些这方面的情况吗?
答:汽车产业与燃料电池技术的结合过程与燃料电池汽车发展历程相似(见问题2)也是经历了两个阶段:2005年以前,汽车公司与燃料电池企业进行合作,由燃料电池企业提供燃料电池电堆与相应的电堆特性,由汽车公司进行系统集成,开发出了第一代燃料电池汽车;2005年以后,汽车公司根据第一轮开发过程的知识积累,要么收购燃料电池企业作为其下属零部件公司,要么自己直接成立燃料电池电堆开发部门,自行开发燃料电池电堆,纷纷形成自主的燃料电池电堆开发能力。具体以各汽车公司为例:
戴姆勒与福特公司第一阶段与加拿大Ballard公司合作,并出资参股Ballard,采用其Mark900系列电堆,共同开发燃料电池发动机,并各自进行其整车动力系统开发,实现第一代燃料电池汽车的开发应用;第二阶段戴姆勒出资收购了Ballard公司燃料电池汽车业务,成为其零部件开发公司,进行第二轮燃料电池发动机及整车的开发。
日本的三大汽车公司丰田、本田和日产第一阶段则分别采购Ballard公司的Mark900系列电堆,基于该电堆开发出自己的燃料电池汽车型;第二阶段三大公司则纷纷开发出自己的燃料电池堆型,并完全自主开发出其发动机和整车。
韩国现代-起亚在燃料电池汽车领域也是开发水平很高的企业,该公司在第一阶段主要与美国UTC Power合作,采用UTC Power燃料电池技术进行自己的车型开发,而第二阶段则自主开发了燃料电池电堆,并不断进行着技术进步,形成了自主的燃料电池技术。
美国通用公司在燃料电池汽车开发依始,便投入大量资金构建了自主的开发能力,两个阶段都基于自主技术完成燃料电池电堆、发动机系统及整车的开发。
上述是个人对于国外燃料电池汽车技术链形成过程的一点归纳,我国目前在这方面还没有成熟的模式,汽车产业的对于燃料电池技术的直接介入并不积极,大多以观望和技术跟踪为主,只有上汽集团明确提出燃料电池汽车的开发规划,并投入大量资源进行开发,期待上汽集团将逐步走出我国燃料电池汽车产业开发的实践之路。
7,前不久我到一汽轿车厂了解燃料电池轿车研发情况,我感到他们在产品工程化方面积累的经验很丰富,包括设计与技艺,对车用燃料电池的研发一定会有用处。我非常赞成我国的整车企业与燃料电池企业紧密合作开展燃料电池汽车的研发,在这些方面存在障碍吗?
答:燃料电池研究学科上属化学化工类,我国燃料电池开发单位的技术背景也多为化学化工背景,而汽车工业属机械行业;另一方面民用燃料电池开发自上世纪90年开始至今二十年左右,技术成熟度较低,而汽车开发应用已经将近百年,技术和产业已经高度发展,二者在开发阶段上完全不是一个层面。上述两个因素通常会导致燃料电池技术初期在汽车领域应用中出现各种产品化问题、可靠性问题等,我国燃料电池汽车开发的实践也验证了这一过程。要想两种技术有效结合,实现燃料电池技术在汽车领域的快速发展应用,最好的方式就是成熟的汽车产业介入到燃料电池产品开发过程中,引导燃料电池技术在汽车产品开发平台上进行实用化开发。因此这方面完全赞同王主任观点。
目前我国整车企业与燃料电池企业的深层次合作,主要取决于整车企业的发展战略,是否或者何时真正开始进行燃料电池汽车的开发。燃料电池企业和研发单位的技术和产品目前既缺乏深层次、高水平研究所需的资金,更缺乏应用需求的牵引,因此总体上不存在与整车联合开发的障碍。
8,当燃料电池汽车本身具备产业化条件后,大量氢气的生产供给便会成为另一个瓶颈,您们对此有何预测?
答:这个问题很复杂,国内氢能研究的专家(比如清华大学毛宗强教授、同济大学马建新教授等)对此问题都有更深更全面的认识。我个人认为氢气的规模应用涉及到三个环节:
一是氢气的制备环节,目前规模制氢技术已经不存在技术障碍,工业副产氢、电解制氢都已有相当的工业基础;二是氢气的配送环节,即从制氢地点输运和加注到燃料电池汽车终端中,这个环节目前示范应用已经有解决方案,将来的规模应用仍需要完善相关的法规、标准等,同时技术上要进一步提升可靠性和经济性,但总体上也是一个逐步优化提升的过程,似乎没有不可克服的技术难题;第三个环节就是使用氢气的经济性问题,包括成本方面是否有优势?以及还有人质疑整个生命周期(电解制氢+烧氢发电的全过程)的效率和碳排放问题。氢气使用成本应该可以通过规模化降至较低的水平,而由制氢到燃料电池汽车运行的全寿命周期效率与电动汽车相当,优于传统燃油汽车。如果能够利用可再生能源制氢,制氢的过程的碳排放将非常低。
综上,我个人认为氢气的规模应用技术问题不大,取决于市场和用户的最终选择。
(续完)
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