衣宝廉院士：下一个五年，燃料电池汽车如何发展

进入2020年，燃料电池汽车行业已经释放出许多积极的信号。

1月5日，第一批氢燃料电池通勤车在武汉开发区正式交付使用。1月14日，云南武隆汽车有限公司247辆新能源汽车下线。1月20日，山东潍坊赢得了购买100辆氢燃料公交车的竞标，并计划在年内正式投产。

燃料电池汽车因其高效和零排放的优点而受到国内外的高度追捧。中国电动汽车100强委员会副秘书长王预测，到2025年，中国氢燃料电池汽车的规模将达到5万至10万辆。到2030年，中国将实现数百万辆氢燃料电池汽车上路。到2050年，氢燃料电池汽车和纯电动汽车可以共同实现汽车零排放，即移动终端零排放。

站在“风口”上的燃料电池车不断升温，背后需要什么样的冷思考？“十四五”计划如何实现更大跨越？《中国科学报》采访了中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员易宝莲。

氢燃料电池是理想的选择。

中国科学新闻:燃料电池汽车比纯电动汽车有什么优势？

易宝莲:与锂离子电池汽车相比，氢燃料电池驱动的燃料电池汽车具有行驶里程长、安全等优点。氢燃料电池的比能量可以达到0.5-1.0 Wh/kg，燃料氢和电池组是分开的，所以即使电池的隔膜损坏，只要氢被切断，燃烧和爆炸也不会发生。

此外，氢燃料加注方法类似于燃料汽车加注方法，加注时间短，特别适用于重型和长途运输车辆、公共汽车和各种商用车。如果可再生能源用于制氢，也可以实现零排放。

《中国科学日报》:《中国氢能和燃料电池产业发展研究报告》指出，未来氢将至少*国终端能源系统的10%。你认为氢燃料电池汽车的未来发展前景如何？

易宝莲:人类生活和生产中使用的化石燃料，从煤、石油到天然气，都是一个逐渐减少碳排放的过程。虽然氢是一种零碳燃料，但它是用氢取代化石燃料的理想选择。然而，氢需要从其他能源中产生。如果可以使用可再生能源，如水能、风能、太阳能和核能，制氢是最理想的选择。

近年来，由于二氧化碳减排，本世纪的气温上升已控制在2摄氏度以内。可再生能源的快速发展以及燃料电池和燃料电池汽车的技术进步将极大地促进氢能的发展。

《中国科学日报》:“氢能”是一个备受期待的新能源汽车方案，但目前我国在制氢、储氢和氢气运输方面还不完善。你认为应该如何解决？

易宝莲:氢的密度最低，所以它的体积比能最低，因此氢的储存和运输是氢能发展中最大的问题。中国应发展和示范液氢和氢的管道运输，同时研究添加有机化合物脱氢(如甲基环己烷脱氢和甲苯加氢)储存和运输氢的方法，以继承石油运输的设备和经验。

为了尽快开发氢能，提高氢能的比重，最有效的办法是大力发展西南水电和西北风电，直接用不在电网上的电通过电解水制氢。此外，建立海上风力发电、直接电解海水制氢以及输送到天然气管道或直接氢用户也是一个重要方向。

氢气也是一种易燃易爆气体，因为它的爆炸极限宽，引发能量低。然而，与天然气和石油相比，氢气非常适合检测。因此，应开发稳定、可靠和廉价的氢气传感器，以确保氢气使用的安全性。

第十三个五年计划的成本压力依然存在

《中国科学日报》:“十三五期间，燃料电池汽车取得了哪些重大突破？

易宝莲:北京奥运会23辆燃料电池汽车和上海世博会196辆燃料电池汽车的示范运行证明，燃料电池汽车技术是可行的。“十三五”期间，加氢站建设被写入2019年*工作报告，极大地鼓励了燃料电池汽车的研发和示范。

首先，2018年，国家能源集团牵头成立了中国氢能联盟，增强了中国发展氢能和燃料电池的信心，并提供了技术和资金支持。

第二，2019年燃料电池汽车销量达到2737辆，中国燃料电池汽车数量超过5000辆，仅次于美国，居世界第二。客车和商用车是我国主要的燃料电池汽车，适合充分发挥燃料电池汽车的优势，引起了国际汽车行业的关注。

第三，由于大规模燃料电池汽车的商业示范，汽车燃料电池的关键材料和部件市场已经建立。国内企业的关键材料和零部件逐渐增多，双极板、膜电极三联体、电催化剂、质子交换膜、空气压缩机和高压储氢瓶的批量生产已经开始，进一步降低了燃料电池汽车的成本。

第四，加氢站建设速度加快，从“十三五”初期的几个站到2019年建成38个站，投产46个站。氢气压缩机和加氢设备等关键部件也开始开发和试验，国产化速度加快。

第五，由于国家、地方*和企业的大力支持，以及它们对燃料电池汽车研发和商业示范的参与，吸引了国际燃料电池汽车研发企业进入中国，推动了国内燃料电池汽车的商业示范。

中国科学新闻:你认为在发展燃料电池汽车方面还有哪些技术挑战？如何处理它？

易宝莲:由于燃料电池发动机的高成本，燃料电池汽车的价格是燃料汽车的2-3倍，是锂离子汽车的两倍左右。此外，氢气生产和运输成本高也导致运营成本高，加氢站的建设成本远高于加气站和加气站。

因此，发展燃料电池汽车必须首先降低燃料电池汽车的成本。为了实现这一目标，一是加快大规模生产技术的研发；第二，企业家参与建立试生产的生产线。第三，地方*将支持燃料电池汽车的大规模商业示范。

其次，在保证电池堆可靠性和耐久性的前提下，电池堆的比功率大大提高。降低空气压缩机、DC/DC、氢循环泵、阀门等关键部件的成本。实现大规模生产。

降低氢气成本的关键是选择副产品氢气或可再生能源丰富的地区进行燃料电池汽车示范，大力发展离网风力发电、水力发电和太阳能发电，直接电解水制氢，降低氢气生产和运输成本。为了降低加氢站的建设成本，必须实现氢气压缩机和储氢瓶的国产化。

“十四五”仍需加强应用基础研究

《中国科学新闻》:在下一个五年计划中，燃料电池汽车应该如何应用于技术研发？

易宝莲:应加强燃料电池关键材料和组件的基础研究。可以在电催化剂、交换膜、流场和膜电极的三合一结构和制备方面进行创新发明，为高比功率反应器的制备提供指导和技术基础。

首先，应该加强基础应用研究。开发和改进燃料电池关键材料和组件的批量生产工艺，提高产品质量和降低成本，并用于组装高比功率电池组和电池系统。

其次，开发世界级的高比功率电池组和电池系统，电池组的体积比功率达到5kW/L，使用寿命达到20-30，000小时。

最后，有必要提高乘用车和商用车的性价比。研发性能接近或达到国际一流水平的燃料电池客车。

《中国科学报》:在燃料电池汽车产业化的第十四个五年计划中，还有什么其他政策调整？

易宝莲:燃料电池汽车没有竞争力，需要*支持。但是，*补贴不应全额支付给整车单位，而应给予关键材料和零部件企业鼓励，降低关键材料和零部件的销售价格，逐步提高补贴标准，是否给予补贴以试验数据为准。

建议国家成立第三方独立测试单位，并与标准委员会一起，建立一种快速确定关键材料和部件以及电源组和系统寿命的方法。

同时，还建议氢能应独立设立专项，以可再生能源为主要制氢来源，以替代天然气和减少天然气进口为目标。同时，海水电解制氢的研发将为海上风力发电制氢的发展奠定基础。