短期難言優(yōu)勢，但氫燃料電池汽車仍將駛往真正的“未來之路”

在剛剛結(jié)束的北京奧運會上，無論在奧運中心區(qū)附近，還是在馬拉松比賽現(xiàn)場，細心的人們會發(fā)現(xiàn)幾輛外形上并不起眼的上海大眾“帕薩特領(lǐng)馭”轎車；只有噴涂在車身側(cè)面的“FUEL CELL燃料電池轎車”標志，在不經(jīng)意之中泄露出其秘密。

與傳統(tǒng)的由汽油發(fā)動機帶動的轎車不同，驅(qū)動這些車輛的是氫燃料電池。在這個全新的動力系統(tǒng)中，借助催化劑鉑（Pt），氫原子中的兩個電子被電離形成電流，并通過電機為汽車提供驅(qū)動力；同時失去電子的氫質(zhì)子則穿過質(zhì)子交換膜，與來自空氣的氧原子結(jié)合為水。

替代了傳統(tǒng)油箱的氫罐，可儲存3公斤壓縮氫氣。按照每百公里消耗1公斤計，領(lǐng)馭依靠這套動力系統(tǒng)一次即可行駛300公里。雖然這一里程仍低于傳統(tǒng)轎車的500多公里，但其運行速度已達到每小時140公里以上，完全可以滿足奧運會的需要。

本屆奧運會上，共有20輛這樣的轎車投入運行。據(jù)《財經(jīng)》記者了解，這也是中國氫燃料電池轎車首次從實驗階段邁進商業(yè)化示范運行的大門。

進軍氫動力

實際上，這并不是燃料電池汽車與北京乃至中國的第一次“親密接觸”。

早在兩年多前，2006年6月，三輛單價為180萬美元的奔馳Citaro氫燃料電池公共汽車已駛上北京街頭。這一由聯(lián)合國開發(fā)計劃署（UNDP）、全球環(huán)境基金（GEF）和科技部共同支持的中國燃料電池公共汽車商業(yè)化示范項目，使中國成為最先開展燃料電池公共汽車示范運行的國家之一。

用氫來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽油，可解能源供應(yīng)之困。此外，氫燃料電池產(chǎn)生的惟一產(chǎn)物只有水，更可免除溫室氣體排放的擔憂。從理論上講，氫燃料電池汽車無疑是今后汽車動力的最完美選擇。

燃料電池雖已經(jīng)問世170年，但真正在商業(yè)上獲得應(yīng)用，則開始于半個世紀之前美國宇航局（NASA）的空間項目。此后，尤其是上世紀70年代后，隨著石油危機的影響，人們逐漸開始考慮將其作為汽車動力加以應(yīng)用。

其中的先驅(qū)，無疑就是被譽為“燃料電池之父”的加拿大科學(xué)家杰佛里巴拉德（Geoffrey Ballard）。早在1979年，他就創(chuàng)建了巴拉德動力系統(tǒng)公司（Ballard Power Systems），以推動氫燃料電池在運輸?shù)刃袠I(yè)的應(yīng)用。

到了上世紀90年代，該公司已經(jīng)開始與全球汽車巨頭之一的梅賽德斯－奔馳公司在氫燃料電池領(lǐng)域合作。除了公交汽車，該公司目前也已經(jīng)小批量生產(chǎn)了60余輛A級氫燃料電池汽車F-Cell。

不只是奔馳，近年來，幾乎所有汽車巨頭都已投入到這場競賽之中。

日本本田汽車生產(chǎn)的FCX Clarity，作為第一輛美國政府認可達到碰撞測試標準的燃料電池車，已開始通過租賃方式開拓市場。美國通用汽車旗下的雪佛蘭Equinox氫燃料電池車型，也正在美國進行“車行道”計劃的示范運行。

此外，福特汽車的08款Fusion轎車，則創(chuàng)造了每小時325.535公里的氫燃料電池車時速記錄。日本豐田汽車的FCHV-adv型氫燃料電池混合動力車，也依靠一罐氫氣創(chuàng)造了830公里的路程記錄。就連剛剛進入國際巨頭行列的韓國現(xiàn)代汽車，也在美國等國家啟動了燃料電池驅(qū)動的途勝（Tucson）多功能運動轎車（SUV）的巡展。

不僅是北京奧運會，今年7月在北海道召開的八國集團首腦峰會（G8）期間，燃料電池汽車也大出風頭。豐田為峰會準備了78輛混合動力和氫燃料電池車，本田的FCX Clarity還被授予“G8領(lǐng)袖座駕”稱號。

在巴拉德勾畫的未來圖景中，總有一天，清潔的燃料電池汽車將成為公路上的“主角”。遺憾的是，直到今年8月2日，75歲的他在溫哥華去世時，這一夢想仍未成為現(xiàn)實。

成本桎梏

阻礙氫燃料電池車真正上路的最大路障，非天價成本莫屬。催化劑是燃料電池的重要組件，目前仍多采用納米級的鉑制作；由于鉑在地球上非常稀缺，因此其價格也十分高昂。

對于中國企業(yè)而言，這種挑戰(zhàn)是雙重的。雖然燃料電池汽車的很多材料都已實現(xiàn)了國產(chǎn)化，但中國最大的燃料電池生產(chǎn)企業(yè)——上海神力科技的新聞發(fā)言人金磊告訴《財經(jīng)》記者，從性價比和穩(wěn)定性角度考慮，包括催化劑、質(zhì)子交換膜在內(nèi)的很多關(guān)鍵材料，仍然要依賴進口。

更重要的是，目前燃料電池很多關(guān)鍵組件、部件的生產(chǎn)，都還停留在實驗室階段，其成本與已大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的傳統(tǒng)汽車相比，自然是一個天文數(shù)字。

據(jù)《財經(jīng)》記者了解，目前中國一套轎車燃料電池動力系統(tǒng)的價格，大概在100萬元人民幣；而一套與公共汽車配套的燃料電池系統(tǒng)，則高達300萬元。

實際上，動力系統(tǒng)還僅僅是天價成本的一個組成部分，要讓這種汽車真正上路，需要投資的還很多，比如加氫站的建設(shè)等。

到底是應(yīng)該先有氫燃料電池車還是先有加氫站，中國“973”高技術(shù)計劃氫能基礎(chǔ)研究項目首席科學(xué)家、清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授毛宗強對《財經(jīng)》記者表示，這實際上是一個“雞與蛋”的古老命題。

對于目前的能源公司而言，石油生意仍能保持很好的盈利，并不急于投資氫這樣的新能源。

而另一方面，由于現(xiàn)有的傳統(tǒng)汽車制造技術(shù)已經(jīng)基本成熟，一旦加氫站不能建設(shè)起來，就沒人會愿意冒“趴窩”的風險去買氫燃料電池車。

目前，美國、日本、德國、荷蘭、西班牙等不少國家，都已經(jīng)建成或者正在建設(shè)加氫站，但整體數(shù)量仍非常有限，遠不足以支持整個傳統(tǒng)汽車向氫燃料電池時代的轉(zhuǎn)型。

今年7月，美國國家研究理事會（NRC）發(fā)布的一份題為《向替代運輸技術(shù)的過渡——聚焦氫》的報告中就指出，到2035年，美國需要累積為氫基礎(chǔ)設(shè)施投資將近1390億美元，到2050年這一數(shù)字則將增長為4150億美元。

而在中國，基礎(chǔ)就更為薄弱。僅在北京中關(guān)村永豐高新技術(shù)開發(fā)區(qū)和上海安亭建有兩家加氫站。這兩個加氫站分別由清華大學(xué)和同濟大學(xué)開發(fā)和運營，除了在示范運行期間向氫燃料電池車提供加氫服務(wù)，其余時間僅為清華和同濟大學(xué)在這一領(lǐng)域的研發(fā)服務(wù)。

同濟大學(xué)汽車學(xué)院院長，“863”節(jié)能與新能源汽車項目總體專家組成員余卓平教授在接受《財經(jīng)》記者采訪時就提出設(shè)想：假如中國能在某個城市建幾十個加氫站，實現(xiàn)在這個城市里燃料電池車自如的加氫運行，就可以有幾萬輛車投產(chǎn)，成本將會降低，很快氫燃料電池車的優(yōu)勢就會顯現(xiàn)出來。

“隨著技術(shù)的發(fā)展，中國也總要有人來破這個局?！庇嘧科秸f。

爭議中前行

伴隨氫燃料電池車的發(fā)展，氫的來源也成為爭議的焦點。

現(xiàn)在國內(nèi)加氫站的氫，主要是由天然氣、煤等化石能源制成。在批評者看來，不能擺脫化石燃料的氫燃料電池車，當然不能標榜自己的清潔性。

不過，清華大學(xué)毛宗強教授在接受《財經(jīng)》記者采訪時表示，氫的將來必將擺脫化石能源，正因為此，才考慮將氫作為未來的能源方式。

電解水制氫是出現(xiàn)在中學(xué)化學(xué)教科書中的實驗過程，同樣適用于產(chǎn)業(yè)化運用。毛宗強對《財經(jīng)》記者強調(diào)，用水電制氫、核電制氫、太陽能發(fā)電制氫，甚至直接的光電解制氫和核反應(yīng)堆廢熱制氫，這些方法盡管現(xiàn)在成本仍較高，但未來氫能的出路正是與可再生能源結(jié)合。

清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室副主任、汽車系教授陳全世接受《財經(jīng)》記者采訪時也解釋說，把用電低谷時段多余的電利用起來制氫，并不會增大電網(wǎng)的壓力。畢竟，與電相比，氫最大的優(yōu)勢在于方便儲存和運輸。

同時，隨著技術(shù)的進步，高成本的門檻也在逐步降低。比如，采用非貴金屬材料作為催化劑的設(shè)想或許將變?yōu)楝F(xiàn)實。

日前出版的美國《科學(xué)》雜志上，澳大利亞莫納什大學(xué)（Monash University）電鍍材料科學(xué)中心的科學(xué)家就宣布，成功地用一種聚合物（PEDOT）替代了鉑催化劑?？茖W(xué)家用涂有PEDOT涂層的多孔材料作為電極，在實驗運轉(zhuǎn)了1500小時后，其催化效率達到了與鉑催化劑同樣的性能。

“當然，這一成功還只是在初級的實驗室階段。”雖然文章的作者詹森博士（Winther Jensen）在接受《財經(jīng)》記者采訪時承認，這一技術(shù)要真正應(yīng)用到燃料電池汽車上，可能還需要五年左右的時間。但隨著尋找替代品的探索繼續(xù)以及產(chǎn)能的不斷提升，其成本的下降或許僅僅是個時間問題。

盡管氫燃料電池車能夠解決未來能源和環(huán)境的多重問題，但普遍的共識是，這一新動力車型距離商業(yè)化生產(chǎn)還有相當?shù)木嚯x。美國國家研究理事會在上述報告中就預(yù)測，氫燃料電池車數(shù)量的顯著增長，至少要到2015年。

據(jù)《財經(jīng)》記者了解，2015年到2020年，也是行業(yè)內(nèi)基本達成共識的氫燃料電池車實現(xiàn)量產(chǎn)的時間。

而在氫燃料電池車還沒有形成優(yōu)勢的過渡時期內(nèi)，汽車行業(yè)或許仍將會呈現(xiàn)出一個多元的動力系統(tǒng)時代。其中最為典型的，就是混合動力（油-電）技術(shù)，因為技術(shù)上的跨度較小，如進行批量生產(chǎn)后其成本可以有效地控制。

當然，這種技術(shù)的節(jié)能，也有著很大的局限性。余卓平就對《財經(jīng)》記者解釋說，只有面對走走停停的城市路況，混合動力車的節(jié)能優(yōu)勢才能得以體現(xiàn)；而對于一直在行駛速度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速均比較合適的工況下運行的汽車，混合動力系統(tǒng)就難以發(fā)揮效用。

因此，對于中國而言，如何在產(chǎn)業(yè)化無法突飛猛進的前提下，保持住中國在燃料電池汽車方面的競爭力，從而為“氫經(jīng)濟時代”的到來真正做好準備，無論對于政府還是企業(yè)而言，都將是一個宏大的命題。

畢竟，在很多業(yè)內(nèi)人士看來，在現(xiàn)任科技部部長萬鋼的推動之下，中國一直在將以氫燃料電池為代表的新能源汽車，作為中國邁入汽車核心技術(shù)先進的突破口。

盡快推動燃料電池汽車在中國的示范運行，無疑有著極為重要的意義。在清華大學(xué)汽車系教授陳全世看來，發(fā)現(xiàn)問題再尋求解決，正是示范運行的意義所在。

比如，同在奧運期間開始的氫燃料電池公共汽車在北京的示范運行中，就出現(xiàn)了散熱不足、雨水滲漏等問題。除了高溫散熱問題，現(xiàn)在國產(chǎn)的氫燃料電池車的耐低溫工作能力往往只有零下5攝氏度到零下10攝氏度，氫燃料電池車也注定將面臨北京嚴冬的考驗。

中國科技部發(fā)展計劃司副司長秦勇在接受《財經(jīng)》記者采訪時也強調(diào)，在北京奧運會結(jié)束之后，中國仍將積極推進新能源汽車產(chǎn)業(yè)化步伐，其中就包括燃料電池汽車；同時，也會推動中央和地方制定相關(guān)的優(yōu)惠和激勵措施。■