裴冠茹，周鵬飛

（北京億華通科技股份有限公司，北京 100192）

淺談汽車燃料電池技術(shù)標準的創(chuàng)新研究

裴冠茹，周鵬飛

（北京億華通科技股份有限公司，北京 100192）

燃料電池技術(shù)標準的修訂作為規(guī)范燃料電池技術(shù)，引導燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展走向的重要工作，需要先期開展。通過對燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀的介紹，并對國內(nèi)外目前在燃料電池技術(shù)標準化工作方面的動態(tài)進行分析，總結(jié)出中國燃料電池汽車企業(yè)標準體系建設(shè)、標準化路線及工作方案，為開展燃料電池標準化工作提供參考。

燃料電池；標準化；創(chuàng)新；企業(yè)標準體系

綠色能源、低排放經(jīng)濟與應(yīng)對氣候變化，使得全球主要汽車大國將大力發(fā)展電動汽車作為應(yīng)對能源危機、環(huán)境危機的重大戰(zhàn)略措施。在眾多的新能源汽車中，燃料電池汽車是一種能夠?qū)崿F(xiàn)對燃油的完全替代，并可以作為“零排放”、高效率、燃料來源廣、可再生能源等優(yōu)勢而被認為是將來汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向，是解決全球能源問題、厄爾尼洛問題的方案之一。燃料電池技術(shù)，即結(jié)合電化學反應(yīng)方程，轉(zhuǎn)變空氣氧化劑、氫氣燃料的化學能為電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。

從上述能量轉(zhuǎn)換進程來看，其并未涉及到燃料燃燒，且不會有污染物、噪聲等出現(xiàn)，化學反應(yīng)的生產(chǎn)物僅有水，系統(tǒng)效率比內(nèi)燃機燃燒高2～2.5倍，只要能無障礙的保障氫能源的供給，燃料電池將會一直發(fā)電，就像發(fā)電機一樣輸出電力，是新能源汽車的最高效的動力［1］?！吨袊圃?025》報告中，高調(diào)指出“燃料電池將在2020年在汽車行業(yè)達到萬輛級的應(yīng)用”，這對燃料電池發(fā)動機的環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容性、性能可靠性、耐久性提出更嚴格的要求。因此，在燃料電池發(fā)動機得以產(chǎn)業(yè)化之前，首先需完成相關(guān)標準的修訂工作。通過這一標準的運用，以便于對市場、產(chǎn)品發(fā)展等提供指導，確保日后該產(chǎn)業(yè)得以高效、迅速而又穩(wěn)定的發(fā)展。目前，這已成為亟待開展、且任務(wù)較為繁重的一項工作。

1 燃料電池技術(shù)發(fā)展狀況

1.1 國外燃料電池發(fā)展狀況

20世紀70-80年代，全球汽車產(chǎn)業(yè)大國對燃料電池發(fā)動機極為關(guān)注，但因科技、技術(shù)等諸多條件的限制，阻礙了這一技術(shù)發(fā)展，且逐步被邊緣化。

不過，由于目前礦產(chǎn)資源和污染問題等日益突出，新能源領(lǐng)域的發(fā)展也遭遇瓶頸，并且，隨著燃料發(fā)動機水平的不斷提升，全球汽車大國、研究所和企業(yè)對燃料電池技術(shù)發(fā)展進入更充分的研究。TOYOTA、BMW兩大公司即通過共享燃料電池技術(shù)專利，對燃料電池汽車開展了相關(guān)研究工作，且二者合作完成的試驗樣車也在2015年被順利推出，并策劃于5年后進行批量生產(chǎn)；Damiler集團、Ford集團、日產(chǎn)汽車也確定開展戰(zhàn)略合作，共同研發(fā)燃料電池發(fā)動機及應(yīng)用車，并策劃2018年推出樣車。具體如圖1所示。

1.2 國內(nèi)燃料電池發(fā)展狀況

北京億華通科技股份有限公司在燃料電池發(fā)動機領(lǐng)域已經(jīng)從事研發(fā)工作超過10年，在2008年即與包括神力、新源動力以及大連化學物理研究所等開展燃料電池低溫啟動方面的研究，目前與福田、宇通、四方、北汽等汽車廠共同開發(fā)，開始燃料電池客車、汽車的示范使用。具體對比數(shù)據(jù)見表1、表2。

圖1 國外的燃料電池汽車

表1 國內(nèi)外燃料電池動力系統(tǒng)比較［2］

表2 國內(nèi)外燃料電池轎車比較 ［2］

2 燃料電池標準發(fā)展狀況

當前，主要由IEC/TC105（即IRC燃料電池技術(shù)委員會）負責此類發(fā)動機的標準化工作，IEC/TC105的主席是由來自日本HITACHI公司的中野博士擔任，在德國設(shè)立秘書處由來自漢堡大學的Wolfgang Winkler教授擔任秘書，其中，Charler Jacquemart博士擔任IEC中國辦負責人聯(lián)絡(luò)人。該委員會的工作小組共有12個，具體負責燃料電池模塊，包括輔助、驅(qū)動動力燃料電池在內(nèi)的運輸用燃料電池、便攜式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)和微型燃料電池系統(tǒng)等方面的標準建設(shè)工作。目前，IEC/TC105在全球范圍內(nèi)發(fā)布實施了20多份標準，具體標準體系結(jié)構(gòu)分布如圖2所示。

圖2 燃料電池標準體系

全國燃料電池及液流電池標委會即該委員會在中國的對口技術(shù)委員會。2008年，國家標準化管理委員會正式批準其成立，將秘書處設(shè)立于機械工業(yè)北京電工技術(shù)經(jīng)濟研究所，由中國科學院大連化學物理研究所衣寶廉院士擔任主任委員，秘書長由盧琛鈺副所長擔任。委員會目前處于第2屆，共有57位正式人員以及7個觀察員。自成立開始，對國家標準化管理委員會的號召予以充分響應(yīng)，且積極參與國際標準化工作，具體涉及到：曾多次對相關(guān)人員加以組織，參與IEC/TC105的工作組以及全會，在制修訂國際標準方面積極參與，不斷提升中國參與國際標準化工作的力度。

2014年11月，IEC/TC1005年會在日本東京召開，中國專家齊志剛博士獲得IEC/TC105全票通過，成為WG1（術(shù)語）的召集人。這是IEC/TC105委員會中，正式由中國專家首次擔任召集人職務(wù)，同時也是在參與國際標準化工作方面，對中國予以認可的顯著標志［3］。同時，燃料電池及液流電池標委會，一直在參與國際標準化的過程中全程跟蹤，結(jié)合中國燃料電池發(fā)動機發(fā)展需求及產(chǎn)業(yè)情況，持續(xù)發(fā)布燃料電池相關(guān)國家/行業(yè)標準40余項，其中等同采用國際標準（IDT）13項，中國自主制修訂國家標準27項（占總標準數(shù)量約67.5%）；燃料電池技術(shù)標準成為重要的組成部分，包括GB/T 24549—2009《燃料電池電動汽車燃料電池堆安全要求》等10多項標準在內(nèi)，均與之具有關(guān)聯(lián)性。

隨著燃料電池發(fā)動機產(chǎn)業(yè)化及標準化的迅速發(fā)展，需要我們標準化工作者持續(xù)制修訂燃料電池技術(shù)標準和標準體系建設(shè)，并重點針對燃料電池標準開展創(chuàng)新性研究工作。

3 燃料電池汽車標準體系建設(shè)及發(fā)展方向

3.1 標準體系建設(shè)

目前，新能源技術(shù)的發(fā)展進入一個更新迭代的時期，其中，燃料電池技術(shù)面臨重要的戰(zhàn)略機遇期，標準化工作者更需要審時度勢，看清形勢，正確判斷形勢變化，爭取重塑合理的標準體系，大力推進燃料電池標準體系的建立。

燃料電池電動汽車標準制定的核心工作在于建設(shè)燃料電池電動汽車標準體系表。體系表中包括技術(shù)標準、管理標準和工作標準，該表的有效建設(shè)，不僅可有效實現(xiàn)發(fā)展方向、技術(shù)內(nèi)涵、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的融合，而且對于燃料電池的發(fā)展發(fā)現(xiàn)、技術(shù)標準的制修訂有重要的指導作用。由此，對“燃料電池電動汽車標準體系表”進行編制的具體原則參考如下。

1）對汽車標準體系之中，燃料電動汽車標準體系所處位置以及作用加以明確。燃料電池電動汽車也屬于傳統(tǒng)汽車范疇，所以，以對傳統(tǒng)汽車相關(guān)標準的滿足作為基礎(chǔ)，仍需對其需執(zhí)行的產(chǎn)品標準予以滿足。

2）對此類汽車的構(gòu)造加以分解，對獨特系統(tǒng)、屬性予以識別，進而對標準體系內(nèi)有關(guān)項目進行分解。

3）對燃料電池、混合動力、純電動3類新型汽車標準的專一性、通用性予以識別。若帶有通用性，則可對相同標準加以運用；若具備專一性，則需單獨在項目中羅列。如此，不僅可使得齊全性要求得以滿足，且可使得修訂標準、數(shù)量降低等操作中的成本得以節(jié)約。

4）對國外現(xiàn)存標準加以學習，以中國燃料電池研發(fā)需求、現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，完成體系表的編制工作，且標準項目需盡量確保齊全。但同時也需要結(jié)合中國燃料電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需求和政策導向，將中國獨特的標準項目納入到體系表內(nèi)。

5）標準體系表的動態(tài)、持續(xù)變化。在對標準體系表進行編制時，應(yīng)對當前急需和長遠需求進行充分考慮后進行編制；隨著燃料電池技術(shù)的進步發(fā)展，標準項目也應(yīng)進行不斷調(diào)整，這個標準體系表是處于“P-D-C-A”的不斷改進完善。

6）建設(shè)體系表時，需與產(chǎn)品發(fā)展方向相適應(yīng)，且該體系表需與發(fā)動機的發(fā)展目標相符。

目前，中國編制的燃料電池標準體系表中，其標準項目包括基礎(chǔ)標準、技術(shù)標準、試驗標準等，其中，基礎(chǔ)標準包括：術(shù)語、定義、安全要求等；技術(shù)標準包括：技術(shù)條件、安裝、互換性等，以及保證燃料電池電動車在不同工況下，能安全、正常運行的各類標準，如車載氫系統(tǒng)、加氫站、加氫機等。此外，包括認證、各類管理標準等在內(nèi)，也均被納入到燃料電池標準體系之中［4］。

3.2 標準化路線及方案

在中國持續(xù)推廣新能源的同時，燃料電池也得以快速發(fā)展。所以，為使得該技術(shù)持續(xù)發(fā)展的需求得到滿足，當前需持續(xù)針對燃料電池標準體系規(guī)劃、發(fā)展、建設(shè)等相關(guān)工作予以推進，進而有效而又積極地推動燃料電池標準化工作的持續(xù)、創(chuàng)新發(fā)展。所以，以目前燃料電池標準需求為基礎(chǔ)，標準化路線開展工作主要涉及到如下相關(guān)方面。

1）系統(tǒng)全面管理燃料電池標準工作

燃料電池涉及的標準化方面的工作比較廣泛，主要涉及到參與燃料電池標準化、宣傳標準、貫徹落實以及推廣、修訂重要標準、建設(shè)體系以及標準化工作交流等多個方面。

依照全面參與、統(tǒng)一管理、分工負責這一構(gòu)建普通標準體系的方式，燃料電池標準化也按照這樣的原則開展相關(guān)工作，由標委會主任牽頭，組織具有技術(shù)實力、且屬于行業(yè)龍頭的委員單位負責燃料電池技術(shù)的標準體系建設(shè)，充分考慮行業(yè)內(nèi)專家的標準化意見，開展標準研討、制定，對燃料電池標準的創(chuàng)新發(fā)展起主導和推行作用。

2）標準制定原則——“跳一跳，夠得著”

當前，燃料電池技術(shù)發(fā)展速度相對較快，與之相關(guān)的全新技術(shù)、材料等被持續(xù)推出，進而令燃料電池呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢。因此，我們在制定燃料電池標準的時候，需秉承“跳一跳，夠得著”的原則，在滿足燃料電池市場動態(tài)及發(fā)展的基礎(chǔ)上，燃料電池發(fā)展的龍頭企業(yè)，也應(yīng)積極參與到國家標準與行業(yè)標準的制修訂過程中，將自主創(chuàng)新成果也納入其中，是企業(yè)獲得市場競爭力和提高自主創(chuàng)新能力的必由之路。

3）完善標準體系建設(shè)

若想有效開展有關(guān)燃料電池的標準工作，需依據(jù)燃料電池的產(chǎn)業(yè)、技術(shù)等的發(fā)展，且滿足“燃料電池標準體系表”的要求，結(jié)合國際形勢、國內(nèi)行業(yè)/企業(yè)的燃料電池的發(fā)展需求，高度關(guān)注標準制定、修訂這一工作，并通過對燃料電池標準體系表的持續(xù)完善，使得燃料電池標準化工作符合當前的形勢要求及趨勢。

4 結(jié)論

燃料電池技術(shù)屬于起步早、前期發(fā)展慢、后程發(fā)展迅速的新能源行業(yè)，其作為“零排放”、高效率、燃料來源廣、可再生能源等優(yōu)勢而被認為是將來汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向，是解決全球能源問題的中堅力量，因此，燃料電池標準體系建設(shè)的完善與否決定燃料電池產(chǎn)品的整體技術(shù)發(fā)展水平和趨勢。

中國的燃料電池技術(shù)發(fā)展起步較晚，但是不影響我們整個標準化工作的開展。目前階段，中國燃料電池技術(shù)的標準化工作開展屬于穩(wěn)中有序，且取得重要成果，但還需要加大創(chuàng)新力度，從上到下策劃標準化體系建設(shè)，保證高標準對燃料電池產(chǎn)業(yè)的引導和規(guī)劃，并通過對燃料電池技術(shù)標準的持續(xù)完善，保證燃料電池產(chǎn)品以高性價比進入人們的生活。

［1］ 衣寶廉.燃料電池——原理、技術(shù)、應(yīng)用［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2003.

［2］ 侯明，衣寶廉.燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)［J］.科技導報，2016，34（6）：52-61.

［3］ 中國電力電子產(chǎn)業(yè)網(wǎng).我國燃料電池國際標準化取得新突破［EB/OL］.（2014-11-26）［2017-08-28］.http：//www.p-e-china.com/neir.asp?newsid=55516.

［4］ 田超賀，陳晨，盧琛鈺.燃料電池技術(shù)標準體系研究［J］.機械工業(yè)標準化與質(zhì)量， 2014（5）：18-21.

Discussion on Creative Research of Fuel Cell Vehicle Technical Standards

PEI Guan-ru，ZHOU Peng-fei
（Beijing SinoHytec Co.， Ltd.， Beijing 100192， China）

It is important to establish fuel cell technical standards at the beginning because it guides the industry development. Through the introduction of current development of fuel cells， and analysis on its technical standardization progress in the world， the standard system establishment， method and strategy for Chinese fuel cell vehicle manufacturing is summarized， which provides references for standardization on fuel cell technology.

fuel cell； standardization； creative； enterprise standard system

U469.722

A

1003-8639（2017）12-0015-04

2017-08-28；

2017-10-30

裴冠茹（1985-），女，江蘇人，目前從事標準化和知識產(chǎn)權(quán)管理工作。

（編輯 凌 波）