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燃料電池行業(yè)發(fā)展情況分析第一節(jié)行業(yè)發(fā)展基本情況一、我國(guó)燃料電池主要研發(fā)機(jī)構(gòu)燃料電池相關(guān)技術(shù)在全球的研究開(kāi)發(fā)極為活躍,全世界許多國(guó)家的上千家企業(yè)和機(jī)構(gòu)投入巨額資金進(jìn)行燃料電池的研究和商業(yè)化工作,中國(guó)也不例外。下面就開(kāi)始介紹國(guó)內(nèi)從事燃料電池技術(shù)研發(fā)的相關(guān)機(jī)構(gòu)。(一)官方及非盈利機(jī)構(gòu)推動(dòng)我國(guó)燃料電池技術(shù)發(fā)展的官方及非盈利機(jī)構(gòu)主要有中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家自然科學(xué)基金以及中國(guó)氫能協(xié)會(huì)等。我國(guó)政府十分重視燃料電池相關(guān)技術(shù)的研究,每年都投入大量資金進(jìn)行相關(guān)的研究開(kāi)發(fā)工作。燃料電池研發(fā)機(jī)構(gòu)——官方及非盈利機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)名稱(chēng)主要研究和技術(shù)領(lǐng)域HYPERLINK中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部863計(jì)劃:政府撥款支持電動(dòng)汽車(chē)項(xiàng)目(包括純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)三種類(lèi)型)。973計(jì)劃:政府撥款支持燃料電池、氫存儲(chǔ)等基礎(chǔ)研究。HYPERLINK國(guó)家自然科學(xué)基金支持燃料電池等相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)研究。HYPERLINK中國(guó)氫能協(xié)會(huì)從事與氫能相關(guān)的學(xué)術(shù)活動(dòng),推動(dòng)氫能研究、開(kāi)發(fā)、推廣及應(yīng)用。組織國(guó)內(nèi)與氫能有關(guān)的學(xué)術(shù)交流、展覽會(huì)等,參加國(guó)際與氫能有關(guān)的學(xué)術(shù)交流、展覽會(huì)等。資料來(lái)源:世經(jīng)未來(lái)整理(二)研究所我國(guó)從事燃料電池技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的機(jī)構(gòu)中,研究所是一支重要的力量。我國(guó)最早開(kāi)展燃料電池技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)就是研究所。燃料電池研發(fā)機(jī)構(gòu)——研究所機(jī)構(gòu)名稱(chēng)主要研究和技術(shù)領(lǐng)域HYPERLINK中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所該所先后在堿性燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、直接醇類(lèi)燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池等諸多領(lǐng)域開(kāi)展了大量的研發(fā)工作。該所于1993年開(kāi)展了PEMFC的研究,在電極工藝和電池結(jié)構(gòu)方面做了許多研究,現(xiàn)已研制成工作面積為140cm2的單體電池,其輸出功率達(dá)0.35W/cm2。于1994年開(kāi)展了SOFC的研究工作,主要集中在電極和電解質(zhì)材料的研究。2000年該所已完成30kW車(chē)用用燃料電池的全部試驗(yàn)工作。2002年研制成功200W級(jí)直接甲醇燃料電池組。近年來(lái),該所研制了百千瓦級(jí)質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī),并與清華大學(xué)等單位聯(lián)合開(kāi)發(fā)成功了燃料電池城市客車(chē),另外,還研制了應(yīng)用于筆記本電腦等家電領(lǐng)域的百瓦級(jí)直接醇類(lèi)燃料電池。HYPERLINK中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所主要從事質(zhì)子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池的研究開(kāi)發(fā)。該所于1990年開(kāi)始研究PEMFC,工作主要集中在催化劑、電極的制備工藝和甲醇外重整器的研制,已制造出100WPEMFC樣機(jī)。1994年開(kāi)展直接甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池的研究工作。90年代初該所開(kāi)始了MCFC的研究,在LiAlO2微粉的制備方法研究和利用金屬間化合物作MCFC的陽(yáng)極材料等方面取得了很大進(jìn)展。該所與美國(guó)CaseWesternReserve大學(xué)和俄羅斯氫能與等離子體研究所等建立了長(zhǎng)期協(xié)作關(guān)系。HYPERLINK北京有色金屬研究總院從事氫儲(chǔ)存技術(shù)和燃料電池相關(guān)材料的研究,進(jìn)行PEMFC/光伏電池(制氫)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的研究。HYPERLINK中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所從事發(fā)酵沼氣燃料電池系統(tǒng)的實(shí)用化研究,以及制氫和再生能源技術(shù)。HYPERLINK中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所固體氧化物燃料電池(SOFC)相關(guān)技術(shù)的研究,主要側(cè)重于SOFC電極材料和電解質(zhì)材料的研究,系統(tǒng)研究了流延法制備氧化鋯膜材料、陰極和陽(yáng)極材料、單體SOFC結(jié)構(gòu)等,已初步掌握了濕化學(xué)法制備穩(wěn)定的氧化鋯納米粉和致密陶瓷的技術(shù)。HYPERLINK中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所研究質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵材料與部件,2002年該所與上海同濟(jì)科技實(shí)業(yè)股份有限公司和上海神力科技有限公司共同組建上海中科同力公司。資料來(lái)源:世經(jīng)未來(lái)整理(三)高等院校高等院校是我國(guó)從事燃料電池技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的機(jī)構(gòu)中另外一支重要的力量。高等院校不但自身進(jìn)行燃料電池技術(shù)相關(guān)的研究,而且同時(shí)也培養(yǎng)了眾多燃料電池技術(shù)方面的人才。燃料電池研發(fā)機(jī)構(gòu)——高等院校機(jī)構(gòu)名稱(chēng)主要研究和技術(shù)領(lǐng)域HYPERLINK清華大學(xué)從事燃料電池客車(chē)和燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī),氫的重整、存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)妊芯块_(kāi)發(fā)。90年代初開(kāi)展了SOFC的研究,利用緩沖溶液法及低溫合成環(huán)境調(diào)和性新工藝成功地合成了固體電解質(zhì)、空氣電極、燃料電極和中間聯(lián)結(jié)電極材料的超細(xì)粉,并開(kāi)展了平板型SOFC成型和燒結(jié)技術(shù)的研究。1993年開(kāi)展了PEMFC的研究,研制的單體電池在0.7V時(shí)輸出電流密度為100mA/cm2,改進(jìn)石棉集流板的加工工藝,并提出列管式PEMFC的設(shè)計(jì),與德國(guó)Karlsrube研究中心建立了一定的協(xié)作關(guān)系。HYPERLINK同濟(jì)大學(xué)燃料電池轎車(chē)和加氫設(shè)施制造的研究開(kāi)發(fā)。成功研制出“超越”系列燃料電池轎車(chē),并且聯(lián)合殼牌于2006年底建成上海首座固定加氫站。HYPERLINK北京理工大學(xué)1995年開(kāi)始PEMFC的研究,單體電池的電流密度為150mA/cm2。近年來(lái)主要從事質(zhì)子交換膜燃料電池電動(dòng)汽車(chē)車(chē)輛技術(shù)的研發(fā)。HYPERLINK上海交通大學(xué)主要從事質(zhì)子交換膜燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池等研究。研制成功了50kW級(jí)天然氣熔融碳酸鹽燃料電池發(fā)電系統(tǒng),與泛亞汽車(chē)技術(shù)中心合作完成了“鳳凰燃料電池展示車(chē)”等。HYPERLINK華中科技大學(xué)從事固體氧化物燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池等及其相關(guān)材料,以及氫的存儲(chǔ)等方面的研究。HYPERLINK華南理工大學(xué)主要從事質(zhì)子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池和固體氧化物燃料電池等研究。1992年開(kāi)始了SOFC的研究,組裝的管狀單體電池,用甲烷直接作燃料,最大輸出功率為4mW/cm2,電流密度為17mA/cm2,連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)140h,電池性能無(wú)明顯衰減。1997年開(kāi)展了PEMFC的研究,其天然氣催化轉(zhuǎn)化制一氧化碳和氫氣的技術(shù)現(xiàn)已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。HYPERLINK天津大學(xué)主用從事質(zhì)子交換膜燃料電池的研究,1994年開(kāi)展了PEMFC的研究,主要研究催化劑和電極的制備工藝。HYPERLINK中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)主要從事固體氧化物燃料電池的研究,1992年開(kāi)始中溫SOFC的研究。一種是用納米氧化鋯作電解質(zhì)的SOFC,工作溫度約為450℃。另一種是用新型的質(zhì)子導(dǎo)體作電解質(zhì)的SOFC,已獲得接近理論電動(dòng)勢(shì)的開(kāi)路電壓和200mA/cm2的電流密度。此外,還在研究基于多孔陶瓷支撐體的新一代SOFC。資料來(lái)源:世經(jīng)未來(lái)整理(四)企業(yè)近年來(lái),我國(guó)眾多企業(yè)紛紛投入到燃料電池相關(guān)技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)中來(lái)。其中,特別是民營(yíng)高科技企業(yè)積極參與到燃料電池相關(guān)技術(shù)的研發(fā)工作和商業(yè)化工作。燃料電池研發(fā)機(jī)構(gòu)——企業(yè)機(jī)構(gòu)名稱(chēng)主要研究和技術(shù)領(lǐng)域HYPERLINK上海神力科技有限公司專(zhuān)門(mén)從事質(zhì)子交換膜燃料電池產(chǎn)品的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,開(kāi)發(fā)了5個(gè)系列的燃料電池產(chǎn)品,建立了全套的中小功率(0.1KW-30KW)與大功率(30KW-150KW)的質(zhì)子交換膜燃料電池及其動(dòng)力系統(tǒng)。公司產(chǎn)品主要有60-150kw城市大巴用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電站,30-60kw轎車(chē)用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電站,1-10kw車(chē)用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī),燃料電池游覽車(chē)、發(fā)電站,1-150kw燃料電池堆,電池部件等。HYPERLINK上海燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)有限公司由上海汽車(chē)工業(yè)(集團(tuán))總公司、上海同濟(jì)企業(yè)管理中心、上海科技投資公司、上海工業(yè)投資(集團(tuán))公司、信息產(chǎn)業(yè)部電子第二十一所及自然人共同出資成立,公司聯(lián)合國(guó)內(nèi)其它單位共同承擔(dān)國(guó)家863電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項(xiàng)——燃料電池轎車(chē)項(xiàng)目,開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電池汽車(chē)動(dòng)力平臺(tái)。與此同時(shí),公司還在混合動(dòng)力、純電動(dòng)汽車(chē)以及氫能源設(shè)施、氫氣加注站、充電站等研發(fā)方面開(kāi)展項(xiàng)目工作。HYPERLINK北京世紀(jì)富源燃料電池有限公司主要研制質(zhì)子交換膜電池。HYPERLINK北京飛馳綠能電源技術(shù)公司以開(kāi)發(fā)生產(chǎn)質(zhì)子交換膜燃料電池為主。HYPERLINK大連新源動(dòng)力股份有限公司主要從事質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)的研發(fā),承擔(dān)國(guó)家“863”重大專(zhuān)項(xiàng)燃料電池電動(dòng)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)及測(cè)試技術(shù)平臺(tái)建設(shè)。HYPERLINK上汽汽車(chē)工業(yè)集團(tuán)主要從事燃料電池汽車(chē),儲(chǔ)氫系統(tǒng)的研究。HYPERLINK福建南平南孚電池有限公司研制用于便攜設(shè)備的直接醇類(lèi)燃料電池(與大連化學(xué)物理研究所合作)。HYPERLINK上海中科同力化工材料有限公司公司致力于研究質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵材料與部件,包括質(zhì)子交換膜、膜電極及流場(chǎng)板等。HYPERLINK上海永久股份有限公司研究以燃料電池為動(dòng)力的電動(dòng)自行車(chē)和小型摩托車(chē)。HYPERLINK蘇州小羚羊電動(dòng)汽車(chē)公司研制以燃料電池為動(dòng)力的電動(dòng)自行車(chē)。資料來(lái)源:世經(jīng)未來(lái)整理二、我國(guó)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)體系(一)我國(guó)HYPERLINK燃料HYPERLINK電池電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立我國(guó)在“十五”初期進(jìn)行了燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)體系研究。作為標(biāo)準(zhǔn)制定的指南,燃料電池電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)體系表是燃料電池電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)制定工作的規(guī)范。體系表中不僅可以體現(xiàn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、技術(shù)內(nèi)涵和發(fā)展方向,而且對(duì)于科技開(kāi)發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃的確立具有重要的指導(dǎo)作用。因此,燃料電池電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)體系表編制原則有以下方面。1.確定燃料電池電動(dòng)汽車(chē)在汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)本身是汽車(chē)的一類(lèi),并不能獨(dú)立于傳統(tǒng)汽車(chē)之外。因此,它必須滿足傳統(tǒng)汽車(chē)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,同時(shí)還要滿足燃料電池電動(dòng)汽車(chē)所需的特有標(biāo)準(zhǔn)要求。2.確定燃料電池電動(dòng)汽車(chē)特有的構(gòu)造、系統(tǒng),以此確定標(biāo)準(zhǔn)體系中的項(xiàng)目。3.確定純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的共性和特性。具有共性要求的可以考慮共用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn);具有獨(dú)特性的,標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目在體系表中單獨(dú)列出。這樣,即保證標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的齊全,又可減少標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量、標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中人力和財(cái)力的浪費(fèi)。4.參照國(guó)外現(xiàn)有燃料電池電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目,結(jié)合我國(guó)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)的實(shí)際需求進(jìn)行編制,標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目盡量齊全。體系表中的一些項(xiàng)目是考慮與我國(guó)燃料電池電動(dòng)HYPERLINK汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展政策相配套的支撐標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)特有的標(biāo)準(zhǔn),例如:燃料電池電動(dòng)汽車(chē)定型試驗(yàn)規(guī)程。5.標(biāo)準(zhǔn)體系表是動(dòng)態(tài)的,現(xiàn)在編制的體系考慮了近期急需和長(zhǎng)遠(yuǎn)的標(biāo)準(zhǔn)需求,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。6.燃料電池電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)體系表與我國(guó)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品的發(fā)展目標(biāo)相適應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)體系包含燃料電池電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品本身的術(shù)語(yǔ)、試驗(yàn)方法、技術(shù)條件,以及保證燃料電池電動(dòng)汽車(chē)正常、方便、安全運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),如:燃料電池電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)、車(chē)載氫系統(tǒng)、氫燃料、加氫站、加氫機(jī)、燃料電池系統(tǒng)等。同時(shí)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)體系中還涉及燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的管理標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品認(rèn)證、企業(yè)認(rèn)證、從業(yè)人員資格等諸多方面。(二)我國(guó)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)1、概況全國(guó)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)電動(dòng)車(chē)輛分委會(huì)從整車(chē)性能、安全、接口部件的互換性等方面考慮。目前正在開(kāi)展以下方面的工作。(1)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)通用基礎(chǔ)類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)研究。如術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn),主要內(nèi)容涉及到整車(chē)、配套件、其他關(guān)鍵部件、基礎(chǔ)設(shè)施接口。(2)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)安全類(lèi)項(xiàng)目研究。如燃料電池電動(dòng)汽車(chē)一般安全要求,主要內(nèi)容:車(chē)載HYPERLINK能源裝置的安全要求、運(yùn)行操作安全要求、漏電和人員防觸電要求等。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)燃料系統(tǒng)安全要求為儲(chǔ)存或處理燃料或其他有害物質(zhì)的系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,主要針對(duì)燃料儲(chǔ)存裝置,燃料處理過(guò)程,燃料電池堆等提出要求。(3)互換性標(biāo)準(zhǔn)研究。如燃料電池電動(dòng)汽車(chē)加氫口,主要內(nèi)容為加氫口互換性、安全性、HYPERLINK通信、型式、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則。鑒于國(guó)內(nèi)暫時(shí)沒(méi)有液氫,因此,只考慮了使用氣態(tài)氫氣為工作介質(zhì)、工作壓力為35MPa、工作環(huán)境溫度為-40。C~60。C的燃料電池電動(dòng)汽車(chē)加氫口。(4)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)動(dòng)力性、能耗等的研究。動(dòng)力性主要包括加速性能、最高車(chē)速等。能量消耗試驗(yàn)方法,將根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀考慮以下方面:電流法,通過(guò)測(cè)量燃料電池堆的輸出電流來(lái)計(jì)算氫的消耗量,因?yàn)槿剂想姵厥峭ㄟ^(guò)氫離子的流動(dòng)而形成電流的,所以,可以用電流值來(lái)確定氫消耗量;壓力法,通過(guò)測(cè)量試驗(yàn)前后高壓儲(chǔ)氫罐中氣體壓力和溫度算出氫消耗量。把測(cè)得的壓力和溫度值通過(guò)計(jì)算儲(chǔ)藏罐中氣體分子數(shù)量的改變,確定氫的消耗量;重量分析法,通過(guò)測(cè)量試驗(yàn)前后高壓燃料罐重量得到氫消耗量。試驗(yàn)用燃料罐應(yīng)適于測(cè)量重量;流量法,用流量計(jì)測(cè)量供給燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的氫和被消耗掉的氫。(5)示范運(yùn)行燃料電池電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)規(guī)范研究。我國(guó)目前燃料電池電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)進(jìn)入示范運(yùn)行階段,這個(gè)期間可以對(duì)示范運(yùn)行出臺(tái)一些過(guò)渡性規(guī)范和必要的管理措施,以便能夠使車(chē)輛上路行駛,從而對(duì)已經(jīng)存在的規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)證和積累經(jīng)驗(yàn),達(dá)到示范運(yùn)行的目的。依據(jù)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于氫車(chē)輛整車(chē)認(rèn)證,排放、能耗、HYPERLINK發(fā)動(dòng)機(jī)功率暫時(shí)不進(jìn)行試驗(yàn),因?yàn)槟壳斑€沒(méi)有現(xiàn)成的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)程序、標(biāo)準(zhǔn)油(氣)。另外,現(xiàn)存的標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)沒(méi)有相關(guān)車(chē)載氫系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)。為了達(dá)到氫車(chē)輛認(rèn)證的要求,可以對(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充,以滿足車(chē)輛示范運(yùn)行的要求。2、已經(jīng)完成的報(bào)批稿(1)《燃料電池電動(dòng)汽車(chē)安全要求》該標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿考慮了我國(guó)已有的GB/T18384.1-2001《電動(dòng)汽車(chē)安全要求第1部分:車(chē)載儲(chǔ)能裝置》、GB/T18384.2-2001《電動(dòng)汽車(chē)安全要求第2部分:功能安全與故障防護(hù)》GB/T18384.3-2001《電動(dòng)汽車(chē)安全要求第3部分:人員觸電防護(hù)》、GB/T19751-2005《混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)安全要求等標(biāo)準(zhǔn)的要求》,同時(shí)借鑒了日本法規(guī)(附件100)和SAE的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)草案條款。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)的安全要求與純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)相比,主要差異體現(xiàn)在氫系統(tǒng)上,所以,《燃料電池電動(dòng)汽車(chē)安全要求》針對(duì)已有的標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)中有關(guān)氫系統(tǒng)的內(nèi)容進(jìn)行了補(bǔ)充。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的燃料系統(tǒng)安全要求、燃料電池系統(tǒng)安全要求、動(dòng)力電路系統(tǒng)安全要求、功能安全要求、故障防護(hù)要求(緊急情況下的反應(yīng))等,同時(shí)提出了燃料電池電動(dòng)汽車(chē)使用和保養(yǎng)要求。(2)《燃料電池電動(dòng)汽車(chē)術(shù)語(yǔ)》國(guó)外燃料電池電動(dòng)汽車(chē)術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)方面,比較成熟的有SAEJ2574《燃料電池電動(dòng)汽車(chē)術(shù)語(yǔ)》。SAEJ2574標(biāo)準(zhǔn)于2002年3月13日發(fā)布,它主要包含7部分:一般術(shù)語(yǔ)——燃料電池電動(dòng)汽車(chē)通用部件和特性術(shù)語(yǔ),燃料電池種類(lèi),燃料——燃料電池的燃料和燃料儲(chǔ)存,燃料電池部件,燃料電池系統(tǒng),燃料電池電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)以及燃料電池車(chē)基礎(chǔ)構(gòu)件的術(shù)語(yǔ)及定義。我國(guó)的燃料電池電動(dòng)汽車(chē)術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)編制時(shí),采用了國(guó)外燃料電池部件、燃料電池系統(tǒng)、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)這幾個(gè)部分的一些術(shù)語(yǔ)。此外,該標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿還參照了GB/T19596-2004《電動(dòng)汽車(chē)術(shù)語(yǔ)》、GB/T20042.1-2005《質(zhì)子交換膜燃料電池術(shù)語(yǔ)》、SAEJ2574:2002《燃料電池電動(dòng)汽車(chē)術(shù)語(yǔ)》的相關(guān)內(nèi)容。《燃料電池電動(dòng)汽車(chē)術(shù)語(yǔ)》標(biāo)準(zhǔn)主要涉及了通用術(shù)語(yǔ)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)系統(tǒng)、車(chē)載供氫系統(tǒng)、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)系統(tǒng)、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)性能及試驗(yàn)方法等方面的術(shù)語(yǔ)及定義。(3)《燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法》燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的一個(gè)重大特征是燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源,燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法作為第一批推出的標(biāo)準(zhǔn),以滿足現(xiàn)實(shí)急需。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了車(chē)用質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)特性、穩(wěn)態(tài)特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、氣密性檢測(cè)、絕緣電阻檢測(cè)等試驗(yàn)方法。在性能試驗(yàn)方法中,該標(biāo)準(zhǔn)提供了冷機(jī)方法和熱機(jī)方法。此外,分別就起動(dòng)特性試驗(yàn)、額定功率試驗(yàn)、峰值功率試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性試驗(yàn)、穩(wěn)態(tài)特性試驗(yàn)、緊急停機(jī)功能測(cè)試、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)氣密性測(cè)試、絕緣電阻測(cè)試、燃料電池堆和輔助系統(tǒng)[包括氫氣供應(yīng)系統(tǒng)(不包括高壓氫氣瓶)、空氣供應(yīng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)(不包括散熱器總成)等,以及冷卻液及加濕用水]的質(zhì)量提供了測(cè)試方法。該標(biāo)準(zhǔn)還提供了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算方法,如燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)功率、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)效率、燃料電池堆的功率、燃料電池堆效率等參數(shù)。(4)《加氫車(chē)技術(shù)條件》為了彌補(bǔ)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不足,我國(guó)已經(jīng)研制出了移動(dòng)加氫車(chē)。如何保證它的安全運(yùn)行,還制定了加氫車(chē)技術(shù)條件。該標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)專(zhuān)用汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了用于裝運(yùn)和加注高壓氫氣的車(chē)輛的術(shù)語(yǔ)、定義、要求、標(biāo)志和隨車(chē)文件。該標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容是針對(duì)加氫車(chē)的要求,如整車(chē)基本要求、HYPERLINK電氣及導(dǎo)靜電裝置、防泄漏及消防裝置、儲(chǔ)氫裝置、增壓裝置、加注裝置、氫氣管道及附件。此外,標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了車(chē)外標(biāo)志;加氫車(chē)裝運(yùn)氫氣、加氫車(chē)長(zhǎng)短期停放的要求。鑒于加氫車(chē)使用的特殊性,該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了隨車(chē)文件的要求,如加氫車(chē)應(yīng)配備使用說(shuō)明書(shū)。使用說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括車(chē)輛的安全操作要求、應(yīng)急措施與防險(xiǎn)對(duì)策、加氫車(chē)維修保養(yǎng)及停放的特殊規(guī)定等內(nèi)容。(三)未來(lái)將出臺(tái)的燃料電池電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)至此,我國(guó)已經(jīng)推出或即將推出的燃料電池電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn),除了上述4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)外,近期還會(huì)推出車(chē)載儲(chǔ)氫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、加氫口、加氫槍、FCEV動(dòng)力性、FCEV氫氣消耗量測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的完成,加上對(duì)于FCEV同樣適用的傳統(tǒng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn),可以初步滿足國(guó)內(nèi)的需求。目前,燃料電池電動(dòng)汽車(chē)在國(guó)內(nèi)外仍然處于產(chǎn)業(yè)化初期準(zhǔn)備階段,與之相關(guān)的高新技術(shù)與產(chǎn)品還依賴(lài)于配套HYPERLINK供應(yīng)商的支持,尚未形成新的工業(yè)體系。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)在世界范圍內(nèi),是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè),從技術(shù)上講,我國(guó)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力、試驗(yàn)手段同國(guó)外相比,有一定的差距,但同傳統(tǒng)汽車(chē)與國(guó)外的差距相比,這種差距不大。盡快制定出我國(guó)自己的燃料電池電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn),能夠促進(jìn)我國(guó)的燃料電池電動(dòng)汽車(chē)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。目前,燃料電池電動(dòng)汽車(chē)全球數(shù)量很少,我國(guó)也不多,還是處在示范運(yùn)行階段。積累數(shù)據(jù)、驗(yàn)證方法,對(duì)于未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)制定工作至關(guān)重要。三、我國(guó)燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀盡管在“十五”計(jì)劃啟動(dòng)的863電動(dòng)車(chē)項(xiàng)目中,燃料電池就成為中國(guó)未來(lái)新能源車(chē)“三縱”整車(chē)方案里重要的一環(huán),但從產(chǎn)業(yè)化的角度考量,中國(guó)的燃料電池車(chē)還處在產(chǎn)業(yè)化剛剛起步的階段。與國(guó)外相關(guān)技術(shù)的研發(fā)不同,作為一種更接近“實(shí)驗(yàn)室”的技術(shù),燃料電池汽車(chē)的研發(fā),在中國(guó)仍然以科研所和大學(xué)為主,如制造中國(guó)第一輛燃料電池車(chē)的清華大學(xué),以及在此領(lǐng)域頗具實(shí)力的中科院大連物理化學(xué)研究所、同濟(jì)大學(xué)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)研究所等。不過(guò)也有越來(lái)越多的汽車(chē)企業(yè)正在與國(guó)內(nèi)一些科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)成立合作機(jī)構(gòu),將企業(yè)的資金、市場(chǎng)需求與這些研究機(jī)構(gòu)的科研能力結(jié)合,為燃料電池的產(chǎn)業(yè)化起到推動(dòng)作用。(一)開(kāi)發(fā)思路與同領(lǐng)域權(quán)威單位的技術(shù)路線不同,中國(guó)燃料電池汽車(chē)研發(fā)采用了獨(dú)具特色的能量混合型和功率混合型兩種燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng),具有電—電混合、平臺(tái)結(jié)構(gòu)、模塊集成的技術(shù)特征,燃料經(jīng)濟(jì)性高于國(guó)外同類(lèi)樣車(chē)特別是純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)模式樣車(chē),轎車(chē)和客車(chē)兩種車(chē)型節(jié)氫效果均十分顯著,現(xiàn)已經(jīng)成為國(guó)際上主流構(gòu)型。新一代的燃料電池汽車(chē)動(dòng)力平臺(tái)也已經(jīng)基本建立。在燃料電池車(chē)進(jìn)入國(guó)家科技部新能源汽車(chē)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目后,迄今為止共投入科研資金10億多元,中國(guó)在此領(lǐng)域的研發(fā)工作就開(kāi)始顯現(xiàn)成果。1998年,清華大學(xué)研制出中國(guó)第一輛燃料電池汽車(chē),其燃料電池由北京富源燃料電池公司提供;1999年北京富源燃料電池公司與清華大學(xué)合作開(kāi)發(fā)出燃料電池乘用車(chē);2001年,北京綠能公司與清華大學(xué)和北京工業(yè)學(xué)院合作,研制出以燃料電池為動(dòng)力的出租車(chē)、客車(chē)和12個(gè)座位的公共汽車(chē)。2004年,國(guó)家甲醇燃料汽車(chē)示范工程在長(zhǎng)治正式啟動(dòng)并通過(guò)了國(guó)家驗(yàn)收;2005年,上海神力科技有限公司研制的綠色燃料電池游覽車(chē)投入試運(yùn),總行駛里程達(dá)1.2萬(wàn)公里,無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間達(dá)2000小時(shí);2006年,由同濟(jì)大學(xué)等單位共同研發(fā)“超越三號(hào)”燃料電池轎車(chē)在第八屆“比比登清潔能源汽車(chē)挑戰(zhàn)賽”中表現(xiàn)搶眼,四項(xiàng)比賽評(píng)分均為“A”,并在兩個(gè)單項(xiàng)比賽中獲得第一?;谧陨硪延幸欢夹g(shù)基礎(chǔ),中國(guó)也提出了燃料電池汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化目標(biāo):2006~2010年期間,通過(guò)示范運(yùn)行,找出薄弱環(huán)節(jié),攻克技術(shù)難關(guān),實(shí)現(xiàn)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的小批量試制;2010~2020年,爭(zhēng)取燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的批量生產(chǎn);2020~2030年,我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)整體技術(shù)水平要基本與國(guó)際電動(dòng)汽車(chē)水平相當(dāng),并且實(shí)現(xiàn)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的大批量生產(chǎn)。一種更加貼近市場(chǎng),更強(qiáng)調(diào)從科研到產(chǎn)業(yè)化過(guò)渡的思路,正成為中國(guó)政府對(duì)燃料電池汽車(chē)推動(dòng)的主導(dǎo)思想。(二)示范推廣中國(guó)針對(duì)新能源汽車(chē)的推廣思路,正在變得更加理性而實(shí)際,在具體的推動(dòng)過(guò)程中,也開(kāi)始有不同的思路顯現(xiàn)。如燃料電池這樣的技術(shù),其實(shí)在全球范圍內(nèi),都公認(rèn)還需要30年(最近這個(gè)年限縮短到了15年)才可能商業(yè)化,而希望借新能源汽車(chē)趕超的中國(guó)汽車(chē)業(yè),則開(kāi)始了謹(jǐn)慎的試點(diǎn)運(yùn)營(yíng)嘗試,并希望以此推動(dòng)新技術(shù)取得突破,盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。因此除了實(shí)驗(yàn)室的研發(fā),在燃料電池汽車(chē)的實(shí)際應(yīng)用方面,中國(guó)也于2003年與2007年分別啟動(dòng)了兩期燃料電池公共汽車(chē)商業(yè)化示范項(xiàng)目。該項(xiàng)目是中國(guó)政府、全球環(huán)境基金(GEF)和聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署(UN-DP)共同支持的項(xiàng)目,由科技部、北京市、上海市共同組織實(shí)施,目的是為了降低燃料電池公共汽車(chē)的成本,借助在北京和上海兩市進(jìn)行的燃料電池公共汽車(chē)和供氫設(shè)施的示范,加快其技術(shù)轉(zhuǎn)化。按照項(xiàng)目規(guī)劃,北京市、上海市各采購(gòu)6輛燃料電池公共汽車(chē),進(jìn)行示范運(yùn)行。其中,在上海開(kāi)展的中國(guó)燃料電池商業(yè)化二期示范項(xiàng)目通過(guò)國(guó)際化招標(biāo)方式,采購(gòu)3-6輛適合上海城市公交狀況的燃料電池公共汽車(chē),進(jìn)行為期二年的示范運(yùn)行,累計(jì)行駛里程不少于15萬(wàn)公里,采集示范運(yùn)行時(shí)的燃料電池汽車(chē)及氫氣加注站的相關(guān)數(shù)據(jù),不斷積累經(jīng)驗(yàn),促進(jìn)技術(shù)提升。2008年北京奧運(yùn)會(huì),基于上海大眾領(lǐng)馭平臺(tái)的燃料電池轎車(chē)作為我國(guó)首款燃料電池轎車(chē)進(jìn)入國(guó)家汽車(chē)產(chǎn)品公告,20輛領(lǐng)馭燃料電轎車(chē)為奧運(yùn)會(huì)提供交通服務(wù),運(yùn)行總里程超7.6萬(wàn)公里。經(jīng)受住了長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、酷熱多雨天氣頻繁啟停工況等考驗(yàn),為我國(guó)燃料電池汽車(chē)的展積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上,上海將借2010年世博會(huì)契機(jī),率先開(kāi)展千輛級(jí)規(guī)模的節(jié)與新能源汽車(chē)示范,其中200輛左右是燃料電池汽車(chē),旨在進(jìn)一步改進(jìn)節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)品技術(shù)和低成本,探索政策鼓勵(lì)的方法和模式,積累商業(yè)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn),擴(kuò)大公眾認(rèn)知程度。2010年5月的上海世博會(huì),已經(jīng)確定了100輛燃料電池場(chǎng)內(nèi)電動(dòng)車(chē),70輛燃料電池電動(dòng)轎車(chē)(含此前北京奧運(yùn)會(huì)運(yùn)行的20輛),總共170輛,這個(gè)數(shù)字是2008年北京奧運(yùn)會(huì)的8.5倍。(三)政策扶持盡管包括燃料電池在內(nèi)的各類(lèi)新能源汽車(chē),如今正在包括中國(guó)在內(nèi)的全球范圍內(nèi),愈加收到重視。但客觀而言,在技術(shù)成熟度、商業(yè)化運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)、成本、配套等各個(gè)方面比較,燃料電池汽車(chē)仍是離市場(chǎng)最“遠(yuǎn)”的產(chǎn)品。但燃料電池車(chē)在零排放、高能量轉(zhuǎn)換率、高續(xù)航里程等方面,卻具有目前混合動(dòng)力車(chē)和純電動(dòng)車(chē)不能比擬的優(yōu)勢(shì),這也讓各個(gè)國(guó)家都不能放棄燃料電池,反而加大投入,力求在質(zhì)子交換膜催化劑替換、氫燃料儲(chǔ)存等管家技術(shù)領(lǐng)域取得突破。這種投入也決定了燃料電池汽車(chē)要“上路”,短期內(nèi)仍然離不開(kāi)相關(guān)政策的扶持,全球市場(chǎng)如此,中國(guó)也如此。事實(shí)上中國(guó)政府也非常重視燃料電池汽車(chē)等清潔汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展?!秶?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》提出:“增強(qiáng)汽車(chē)工業(yè)自主創(chuàng)新能力,加快發(fā)展擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)電子、關(guān)鍵總成及零部件。鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)使用節(jié)能環(huán)保和新型燃料汽車(chē)”。2006年2月,國(guó)務(wù)院發(fā)布的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》將“低能耗與新能源汽車(chē)”和“氫能及燃料電池技術(shù)”分別列入優(yōu)先主題和前沿技術(shù)。在國(guó)家《節(jié)能中長(zhǎng)期專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》及相應(yīng)的十大重點(diǎn)節(jié)能工程中,強(qiáng)調(diào)要“發(fā)展混合動(dòng)力汽車(chē)、燃?xì)馄?chē)、醇類(lèi)燃料汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)、太陽(yáng)能汽車(chē)等清潔汽車(chē)”。國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)與科學(xué)技術(shù)部共同向社會(huì)公布的《中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱》中同樣也強(qiáng)調(diào)要“研究電動(dòng)汽車(chē)等新型動(dòng)力”。“九五”和“十五”期間,國(guó)家都把燃料電池汽車(chē)及相關(guān)技術(shù)研究列入科技計(jì)劃,國(guó)家863計(jì)劃和973計(jì)劃都設(shè)立了許多與此相關(guān)的科研課題?!笆濉眹?guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)之一的“電動(dòng)汽車(chē)專(zhuān)項(xiàng)”將燃料電池汽車(chē)列為重要內(nèi)容,國(guó)家投入近9億元?!笆晃濉眹?guó)家繼續(xù)支持“節(jié)能與新能源汽車(chē)”,包括燃料電池汽車(chē)的研究。四、我國(guó)燃料電池汽車(chē)生產(chǎn)最新進(jìn)展(一)上汽集團(tuán)1.上海牌燃料電池轎車(chē)上海牌燃料電池轎車(chē)是同濟(jì)大學(xué)、上海燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)有限公司在承擔(dān)“十一五”國(guó)家863計(jì)劃“節(jié)能與新能源汽車(chē)”重大項(xiàng)目中研發(fā)的首批新一代燃料電池轎車(chē)。該型車(chē)以上汽集團(tuán)自主品牌榮威轎車(chē)為載體,集成了“十一五”期間燃料電池轎車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)自主研發(fā)的最新成果——新一代燃料電池轎車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)和燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力蓄電池、變流器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及嵌入式控制系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件,使得系統(tǒng)動(dòng)力更強(qiáng)勁、高效,集成化程度更高。與“十五”期間研發(fā)的第三代燃料電池轎車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)相比,燃料電池轎車(chē)最高車(chē)速?gòu)?23公里/小時(shí)提高到150公里/小時(shí),0-100公里加速時(shí)間從19秒減少到15秒,續(xù)駛里程從230公里增加到300公里,總體性能大幅提高。上海牌燃料電池轎車(chē)主要技術(shù)參數(shù)參數(shù)整車(chē)整備質(zhì)量(kg)1966最高車(chē)速(km/h)≥1500-100km/h加速時(shí)間(s)≤15最大爬坡度≥20%燃料消耗率(kg/100km)≤1.2氫燃料儲(chǔ)量(kg)4.2續(xù)駛里程(km)≥300燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)(kW)55動(dòng)力蓄電池(Ah)8,鋰離子驅(qū)動(dòng)電機(jī)(kW)90,永磁同步數(shù)據(jù)來(lái)源:世經(jīng)未來(lái)整理無(wú)論是國(guó)內(nèi),還是國(guó)際汽車(chē)新能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè),這樣的技術(shù)水平已經(jīng)堪稱(chēng)先進(jìn)?!吧虾!迸迫剂想姵剞I車(chē)問(wèn)世之前,以上汽等為主的研發(fā)團(tuán)隊(duì)曾推出過(guò)超越一號(hào)、超越二號(hào)、超越三號(hào)燃料電池轎車(chē)。“上?!迸迫剂想姵剞I車(chē)目前還處于研發(fā)樣車(chē)階段,達(dá)到產(chǎn)量要求和進(jìn)入市場(chǎng)還需要較長(zhǎng)的一段時(shí)間,“上?!迸迫剂想姵剀?chē)很可能會(huì)成為國(guó)內(nèi)首款批量生產(chǎn)的燃料電池車(chē)。上汽集團(tuán)已將燃料電池汽車(chē)的研發(fā)作為長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略,集中優(yōu)勢(shì)資源進(jìn)行整車(chē)及關(guān)鍵零部件的研發(fā)工作,目前已取得突破性進(jìn)展。上汽還將利用2010年上海“世博會(huì)”契機(jī),結(jié)合國(guó)家863“節(jié)能與新能源汽車(chē)”重大專(zhuān)項(xiàng),集中精力研究燃料電池及關(guān)鍵零部件的核心技術(shù),進(jìn)一步開(kāi)展燃料電池轎車(chē)可靠性、安全性、舒適性的研發(fā),加強(qiáng)關(guān)鍵零部件的成本控制,加快燃料電池車(chē)的產(chǎn)業(yè)化步伐。2.燃料電池公交客車(chē)燃料電池公交客車(chē)是同濟(jì)大學(xué)、上海燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)有限公司和上汽股份合作研發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電池公交客車(chē)。該車(chē)以上汽股份現(xiàn)有大客車(chē)整車(chē)平臺(tái)為基礎(chǔ),利用同濟(jì)大學(xué)和上燃動(dòng)力在承擔(dān)“十五”國(guó)家863計(jì)劃電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項(xiàng)中研發(fā)的第三代燃料電池轎車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)成果,通過(guò)集成2套獨(dú)立運(yùn)行的燃料電池電電混合動(dòng)力系統(tǒng)和在電機(jī)輸出軸進(jìn)行輸出轉(zhuǎn)矩耦合,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)冗余和動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)。上汽集團(tuán)燃料電池公交客車(chē)主要技術(shù)參數(shù)參數(shù)整車(chē)整備質(zhì)量(kg)13570最大乘員數(shù)(廠定)65+1最高車(chē)速(km/h)780-50km/h加速時(shí)間(s)22最大爬坡度(%)16氫氣消耗(50km/h勻速,kg/100km)5.95續(xù)駛里程(km)≥200數(shù)據(jù)來(lái)源:世經(jīng)未來(lái)整理(二)長(zhǎng)安汽車(chē)1.長(zhǎng)安志翔燃料電車(chē)汽車(chē)長(zhǎng)安燃料電池轎車(chē)是長(zhǎng)安汽車(chē)歷經(jīng)兩年時(shí)間打造的一款零排放綠色轎車(chē)。該車(chē)是以成熟的自主品牌志翔中級(jí)轎車(chē)為平臺(tái),結(jié)合國(guó)家863“燃料電池轎車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)集成和控制關(guān)鍵技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)”最新技術(shù)成果,搭載集成具有國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平的燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)推出的具備完整運(yùn)行能力的燃料電池轎車(chē)。志翔轎車(chē)平臺(tái)上集成了先進(jìn)燃料電池系統(tǒng)、鋰離子電池系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)空調(diào)、電動(dòng)制動(dòng)、電動(dòng)轉(zhuǎn)向等輔助系統(tǒng)。其動(dòng)力系統(tǒng)采用電-電混合的動(dòng)力系統(tǒng)方案,同時(shí)采用回饋制動(dòng),負(fù)載均衡,故障處理控制策略,最大限度的回收利用并節(jié)省了能量,同時(shí)保證了車(chē)輛的性能及良好運(yùn)行,該車(chē)實(shí)現(xiàn)了百公里耗氫1.2千克,最高車(chē)速為150公里,最大續(xù)航里程可達(dá)350公里。在新能源發(fā)展路線上,長(zhǎng)安汽車(chē)將堅(jiān)持多技術(shù)路線的發(fā)展戰(zhàn)略。初期以混合動(dòng)力、燃?xì)馄?chē)、純電動(dòng)汽車(chē)為重點(diǎn),逐步發(fā)展燃料電池汽車(chē)、氫內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)。未來(lái)3年內(nèi),長(zhǎng)安新能源汽車(chē)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化預(yù)計(jì)將投資10億元,形成不同檔次、不同用途、搭載不同的系統(tǒng)的中混平臺(tái)化、弱混規(guī)模化、強(qiáng)混產(chǎn)業(yè)化研發(fā)能力,產(chǎn)品覆蓋商用車(chē)、A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)產(chǎn)品。到2012年,長(zhǎng)安汽車(chē)將實(shí)現(xiàn)旗下所有車(chē)型都搭載弱度混合動(dòng)力系統(tǒng)。(三)東風(fēng)汽車(chē)1.楚天一號(hào)東風(fēng)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)“楚天一號(hào)”由東風(fēng)汽車(chē)公司和武漢理工大學(xué)合作聯(lián)合研發(fā),是繼上海研制的“超越號(hào)”之后,我國(guó)研發(fā)成功的第二臺(tái)燃料電池轎車(chē)型樣車(chē)。2002年初,東風(fēng)汽車(chē)公司決定投資1000萬(wàn)元,與武漢理工大學(xué)聯(lián)手研制“楚天一號(hào)”。“楚天一號(hào)”由“愛(ài)麗舍”轎車(chē)改裝,最高時(shí)速為103公里。其燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)采用了獨(dú)特的單堆設(shè)計(jì),體積接近傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī),適合安裝在轎車(chē)前艙,使整車(chē)的外形保持不變,具有功率高、響應(yīng)速度快、輸出功率強(qiáng)等特點(diǎn)。這輛電動(dòng)汽車(chē)保持了原車(chē)的平順性能、制動(dòng)性能、動(dòng)力轉(zhuǎn)向、空調(diào)、制動(dòng)助力及ABS等各種輔助性能,安全系統(tǒng)齊全,起動(dòng)響應(yīng)時(shí)間快,爬坡性能好。車(chē)輛控制系統(tǒng)采用光纖作為車(chē)上通信網(wǎng)絡(luò)信息傳輸媒介,大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。盡管該車(chē)有些地方不盡如人意,如續(xù)航里程短,但“楚天一號(hào)”具有完全獨(dú)立的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),其整車(chē)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平,與國(guó)際水平同步。東風(fēng)汽車(chē)“楚天一號(hào)”主要技術(shù)參數(shù)參數(shù)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)(kW)25最高車(chē)速(km/h)1030-80km/h加速時(shí)間(s)22最大爬坡度(%)20數(shù)據(jù)來(lái)源:世經(jīng)未來(lái)整理五、我國(guó)燃料電池汽車(chē)商業(yè)化的制約因素2000年的第一輪燃料電池汽車(chē)試運(yùn)行高潮過(guò)后,世界各國(guó)對(duì)燃料電池汽車(chē)的投入,已從建造示范汽車(chē)重新回到加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究。因?yàn)榭茖W(xué)家冷靜地認(rèn)識(shí)到,燃料電池汽車(chē)要走向商業(yè)化,必定是一場(chǎng)需要厚積薄發(fā)的“長(zhǎng)跑”。國(guó)內(nèi)運(yùn)行的燃料電池汽車(chē)主要以示范車(chē)為主,一般用在特殊場(chǎng)合展示、旅游觀光代步,還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正的商業(yè)化。國(guó)際市場(chǎng)上雖然有部分燃料電池車(chē)在商業(yè)化運(yùn)營(yíng),但仍以出租車(chē)為主。國(guó)際社會(huì)普遍認(rèn)為燃料電池汽車(chē)要達(dá)到產(chǎn)業(yè)化至少要到2015之后,第二次試運(yùn)行高潮將出現(xiàn)在2010年左右。下面對(duì)制約燃料電車(chē)汽車(chē)商業(yè)化的主要因素加以分析。(一)高昂的成本燃料電池車(chē)的高昂成本使其短期內(nèi)很難走向市場(chǎng)。2008年北京奧運(yùn)會(huì)上展示的3輛燃料電池客車(chē),每輛客車(chē)的成本300多萬(wàn)元,而目前公交系統(tǒng)進(jìn)口的歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)低地板大客車(chē)售價(jià)僅在100多萬(wàn)元。從市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)學(xué)角度講,高成本很難完成市場(chǎng)化推廣,而無(wú)法實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化就不可能大規(guī)模批量生產(chǎn),進(jìn)而成本就無(wú)法降下來(lái),最終導(dǎo)致成本與銷(xiāo)售的惡性循環(huán)。燃料電池成本居高不下是導(dǎo)致燃料電車(chē)汽車(chē)成本高的主要原因之一。燃料電池的成本約在人民幣每千瓦1萬(wàn)元左右,價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)尚顯不足。燃料電池的成本高昂主要受制于其使用的原材料。由于燃料電池目前還處于示范推廣階段,國(guó)內(nèi)目前使用其所需的質(zhì)子交換膜和鉑金催化劑等關(guān)鍵原材料基本上依賴(lài)進(jìn)口,導(dǎo)致其生產(chǎn)成本難以下降。要做到降低成本,一是要采用國(guó)產(chǎn)材料替代進(jìn)口材料;二是要上規(guī)模,批量生產(chǎn),增加應(yīng)用普及程度,只有這樣才能轉(zhuǎn)變高成本的不利局面。資料來(lái)源:Status&ProspectsforZEVTechnology燃料電池成本構(gòu)成(二)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施行駛范圍廣泛、不固定的轎車(chē)必須在其行駛途中及時(shí)找到加氫站才能正常行駛。然而基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),既涉及城市規(guī)劃、交通、電力等問(wèn)題,又要解決投資和經(jīng)營(yíng)者的獲利問(wèn)題,同時(shí)還要有效解決加氫的核心技術(shù)和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題。對(duì)于有一定行駛區(qū)間的公交車(chē)而言,這個(gè)問(wèn)題可能容易解決,但是對(duì)于私家車(chē)而言要解決這些問(wèn)題就任重而道遠(yuǎn)了。如果說(shuō)技術(shù)和成本是科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)通過(guò)努力可以自行解決的問(wèn)題,那么相應(yīng)的配套設(shè)施建設(shè)則不是舉一人之力可以完成的,需要國(guó)家政策、產(chǎn)業(yè)鏈條、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等多方面的準(zhǔn)備,并及時(shí)制定完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。我國(guó)的制氫加氫站技術(shù)研究開(kāi)始于2005年,從氣態(tài)高壓技術(shù)路線著手,主要解決為汽車(chē)加注氫氣的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)幾年的努力,不但建設(shè)了中國(guó)第一座制氫加氫站,而且還自主研發(fā)出站用高壓氫氣儲(chǔ)罐,可承受40MPa和75MPa的儲(chǔ)氣壓力,單體容積最大達(dá)5m;還研發(fā)了40MPa和75MPa氫氣隔膜壓縮機(jī)、45MPa氫氣加注機(jī),氫氣充裝速率可達(dá)5kg/min,可連續(xù)充裝300~340kg氫氣的能力系統(tǒng)。然而,制氫加氫站作為氫能汽車(chē)應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施,能否建設(shè)、由誰(shuí)建設(shè)、怎么建設(shè)等問(wèn)題都在制約著氫能與燃料汽車(chē)的發(fā)展。雖然加氫站的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成報(bào)審,掃清了合建、混建的障礙,但汽車(chē)行業(yè)和氫能基礎(chǔ)設(shè)施企業(yè)雙方都在采取觀望的態(tài)度,都希望對(duì)方先解決好產(chǎn)業(yè)化量的問(wèn)題自己再去配套,這使我國(guó)燃料電池汽車(chē)發(fā)展在起跑線上就輸給了國(guó)外企業(yè)。第二節(jié)燃料電池行業(yè)投融資情況分析一、行業(yè)資金渠道分析相對(duì)于鋼鐵等其他制造業(yè)而言,燃料電池行業(yè)資金需求量不算大,目前來(lái)說(shuō)資金需求主要用于技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)以及燃料電池車(chē)、便攜式燃料電池等樣品的研制,其中大型功率高的燃料電池產(chǎn)品的制造資金需求量較大。而行業(yè)的投融資體制一直是我國(guó)燃料電池行業(yè)發(fā)展較為滯后的一個(gè)環(huán)節(jié)。燃料電池行業(yè)目前引入資金的渠道包括:政府投資及補(bǔ)貼和企業(yè)股東注資、風(fēng)險(xiǎn)投資和企業(yè)自身產(chǎn)品銷(xiāo)售收入等。在我國(guó)燃料電池行業(yè)發(fā)展中,政府投資及補(bǔ)貼是目前企業(yè)發(fā)展的重要資金來(lái)源,因?yàn)樵谌剂想姵厣形匆?guī)模商業(yè)化的早期,政府資金是燃料電池行業(yè)科研資金的主要來(lái)源,政府對(duì)產(chǎn)品的需求構(gòu)成行業(yè)產(chǎn)品的主要需求。比如,我國(guó)燃料電池汽車(chē)的發(fā)展離不開(kāi)政府對(duì)相關(guān)研發(fā)項(xiàng)目的投資,燃料電池行業(yè)借北京奧運(yùn)會(huì)以及上海世博會(huì)的機(jī)會(huì)利用政府資金帶動(dòng)行業(yè)較快發(fā)展。同時(shí),政府對(duì)燃料電池汽車(chē)的補(bǔ)貼也為行業(yè)發(fā)展提供了資金支持和動(dòng)力。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年,政府投資及補(bǔ)貼將仍然是我國(guó)燃料電池行業(yè)資金來(lái)源的主要渠道。部分燃料電池生產(chǎn)企業(yè)的大股東具備雄厚的資金實(shí)力,同時(shí)這些大股東對(duì)燃料電池行業(yè)的未來(lái)前景非??春茫蚨敢庠谌剂想姵仡I(lǐng)域不斷投入資金。比如上海汽車(chē)工業(yè)(集團(tuán))總公司是上海上燃動(dòng)力和神力科技兩家主要燃料電池企業(yè)的大股東,上海汽車(chē)的投資對(duì)燃料電池行業(yè)的發(fā)展功不可沒(méi)。隨著未來(lái)幾年我國(guó)燃料電池行業(yè)的高速發(fā)展,兼并重組進(jìn)程將加快,汽車(chē)企業(yè)將爭(zhēng)奪燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),這就形成了可以期待的投資機(jī)會(huì)。風(fēng)險(xiǎn)投資也是燃料電池行業(yè)資金來(lái)源之一。在行業(yè)內(nèi)很多主要企業(yè)都能見(jiàn)到風(fēng)險(xiǎn)投資的身影,這是由于這些資金往往愿意在行業(yè)快速發(fā)展的起步階段進(jìn)駐,但是由于處于發(fā)展初期的行業(yè)投資具有較高的風(fēng)險(xiǎn)性,這些風(fēng)險(xiǎn)投資的資金對(duì)于行業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。此外,企業(yè)自身產(chǎn)品銷(xiāo)售收入也是燃料電池行業(yè)資金來(lái)源之一,但目前來(lái)說(shuō)燃料電池企業(yè)產(chǎn)品銷(xiāo)售收入嚴(yán)重不足,企業(yè)難以形成自身的積累能力,目前來(lái)說(shuō)企業(yè)僅依靠自身收入來(lái)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模比較困難,不過(guò)未來(lái)經(jīng)營(yíng)狀況較好的企業(yè)自身利潤(rùn)積累將有望不斷增加。二、行業(yè)投資特點(diǎn)分析燃料電池行業(yè)的投資主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):(一)與國(guó)家政策支持密切相關(guān)目前來(lái)說(shuō)燃料電池行業(yè)資金需求主要用于技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)以及燃料電池車(chē)、便攜式燃料電池等小規(guī)模產(chǎn)品的研制,而技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)離不開(kāi)國(guó)家政策對(duì)燃料電池行業(yè)的支持,小規(guī)模產(chǎn)品的生產(chǎn)也需要國(guó)家進(jìn)行補(bǔ)貼或者提供相關(guān)的配套設(shè)施。國(guó)家政策支持燃料電池研發(fā)和生產(chǎn)越多,燃料電池行業(yè)自身技術(shù)才能更加適應(yīng)市場(chǎng)需求,下游行業(yè)的需求才能更加旺盛,從而可以帶動(dòng)燃料電池行業(yè)投資增加,反之,將抑制行業(yè)投資的增加。(二)與燃料電池產(chǎn)業(yè)化水平密切相關(guān)燃料電池行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化水平低,短期內(nèi)尚不具備產(chǎn)品規(guī)?;a(chǎn)的條件,投資燃料電池行業(yè)需求長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光和策略。因此,燃料電池行業(yè)的投資與行業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平關(guān)系密切,如果行業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平高,產(chǎn)品符合市場(chǎng)需求,行業(yè)將能夠吸引到足夠的資金,而在目前的產(chǎn)業(yè)化水平條件下,盡管對(duì)行業(yè)的投資逐漸增加,企業(yè)仍難以吸引到足夠的資金進(jìn)行長(zhǎng)期運(yùn)作,這就形成了如下的悖論:企業(yè)難以吸引資金加大研發(fā)進(jìn)而提高行業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平,而行業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平不高反過(guò)來(lái)導(dǎo)致企業(yè)難以吸引到大量資金。(三)資金來(lái)源仍顯單一我國(guó)燃料電池行業(yè)投資的資金來(lái)源比較單一,這與我國(guó)燃料電池行業(yè)所處發(fā)展階段有關(guān)。資金來(lái)源主要包括:政府投資,股東投資,風(fēng)險(xiǎn)投資和自身產(chǎn)品銷(xiāo)售收入等,而銀行信貸和資本市場(chǎng)融資則非常微薄。其中,行業(yè)投資資金來(lái)源的主要方式是政府投資和股東投資。
第三節(jié)燃料電池行業(yè)發(fā)展主要特點(diǎn)一、技術(shù)是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性因素作為知識(shí)高度密集型行業(yè),燃料電池的技術(shù)水平在很大程度上決定了行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化水平和發(fā)展程度。目前我國(guó)的燃料電池研發(fā)機(jī)構(gòu)主要有官方及協(xié)會(huì)、研究所、高等院校以及高科技企業(yè),而燃料電池行業(yè)及企業(yè)的發(fā)展則是圍繞著這些研發(fā)機(jī)構(gòu)逐漸開(kāi)展。如果從技術(shù)上能夠降低燃料電池產(chǎn)品的成本,則燃料電池行業(yè)的前景將非常光明。二、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚不完善燃料電池汽車(chē)等產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外仍然處于產(chǎn)業(yè)化初期準(zhǔn)備階段,與之相關(guān)的高新技術(shù)與產(chǎn)品還依賴(lài)于配套HYPERLINK供應(yīng)商的支持,尚未形成新的工業(yè)體系。盡快制定出我國(guó)自己的燃料電池產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),能夠促進(jìn)我國(guó)的燃料電池工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。三、燃料電池汽車(chē)尚處于產(chǎn)業(yè)化起步階段盡管在“十五”計(jì)劃啟動(dòng)的863電動(dòng)車(chē)項(xiàng)目中,燃料電池就成為中國(guó)未來(lái)新能源車(chē)“三縱”整車(chē)方案里重要的一環(huán),但從產(chǎn)業(yè)化的角度考量,中國(guó)的燃料電池車(chē)還處在產(chǎn)業(yè)化剛剛起步的階段。與國(guó)外相關(guān)技術(shù)的研發(fā)不同,作為一種更接近“實(shí)驗(yàn)室”的技術(shù),燃料電池汽車(chē)的研發(fā),在中國(guó)仍然以科研所和大學(xué)為主,如制造中國(guó)第一輛燃料電池車(chē)的清華大學(xué),以及在此領(lǐng)域頗具實(shí)力的中科院大連物理化學(xué)研究所、同濟(jì)大學(xué)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)研究所等。不過(guò)也有越來(lái)越多的汽車(chē)企業(yè)正在與國(guó)內(nèi)一些科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)成立合作機(jī)構(gòu),將企業(yè)的資金、市場(chǎng)需求與這些研究機(jī)構(gòu)的科研能力結(jié)合,為燃料電池的產(chǎn)業(yè)化起到推動(dòng)作用。四、政策支持是行業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿θ剂想姵匦袠I(yè)作為新興高科技行業(yè),產(chǎn)業(yè)化水平較低,這與其成本居高不下和配套設(shè)施不完善有關(guān)。在產(chǎn)業(yè)化的起步階段,政府的政策支持顯得尤為重要,這在我國(guó)主要表現(xiàn)為政府投資行業(yè)科研項(xiàng)目、為購(gòu)車(chē)者提供補(bǔ)貼以及利用奧運(yùn)會(huì)和世博會(huì)的機(jī)會(huì)加快燃料電池汽車(chē)的示范推廣等。未來(lái)幾年,燃料電池汽車(chē)和便攜式燃料電池要想獲得較快發(fā)展仍然需要政府出臺(tái)一系列支持政策,才能使我國(guó)在燃料電池領(lǐng)域不會(huì)比發(fā)達(dá)國(guó)家落后太多。五、主要汽車(chē)生產(chǎn)商不斷推出燃料電池汽車(chē)我國(guó)主要汽車(chē)生產(chǎn)商,如上汽集團(tuán)、長(zhǎng)安汽車(chē)、東風(fēng)汽車(chē)等,紛紛與燃料電池生產(chǎn)企業(yè)合作推出自己品牌的燃料電池客車(chē)和轎車(chē)。與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)汽車(chē)企業(yè)推出的燃料電池汽車(chē)性能稍顯遜色,同時(shí)由于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)暫時(shí)相對(duì)狹小,燃料電池汽車(chē)的示范推廣力度和商業(yè)化進(jìn)展速度也不如發(fā)達(dá)國(guó)家,國(guó)內(nèi)運(yùn)行的燃料電池汽車(chē)主要以示范車(chē)為主,一般用在特殊場(chǎng)合展示、旅游觀光代步,還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正的商業(yè)化。六、燃料電池汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的制約因素目前制約我國(guó)燃料電池汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的主要因素有其高昂的成本和配套設(shè)施缺乏。2008年北京奧運(yùn)會(huì)上展示的3輛燃料電池客車(chē),每輛客車(chē)的成本300多萬(wàn)元,而目前公交系統(tǒng)進(jìn)口的歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)低地板大客車(chē)售價(jià)僅在100多萬(wàn)元。從市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)學(xué)角度講,高成本很難完成市場(chǎng)化推廣,而無(wú)法實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化就不可能大規(guī)模批量生產(chǎn),進(jìn)而成本就無(wú)法降下來(lái),最終導(dǎo)致成本與銷(xiāo)售的惡性循環(huán)。此外,汽車(chē)行業(yè)和氫能基礎(chǔ)設(shè)施企業(yè)雙方都在采取觀望的態(tài)度,都希望對(duì)方先解決好產(chǎn)業(yè)化量的問(wèn)題自己再去配套,這也制約了我國(guó)燃料電池汽車(chē)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。第四節(jié)燃料電池行業(yè)投資潛力分析一、我國(guó)目前的技術(shù)情況(一)我國(guó)高溫燃料電池技術(shù)進(jìn)展我國(guó)自20世紀(jì)90年代以來(lái),中國(guó)科學(xué)研究院大連化物所、上海交通大學(xué)等單位均對(duì)MCFC進(jìn)行過(guò)深入研究,在電解質(zhì)及其粉體制備、電池堆組裝及運(yùn)行方面積累了大量的經(jīng)驗(yàn),并進(jìn)行了千瓦級(jí)的發(fā)電試驗(yàn)。中國(guó)華能集團(tuán)公司于2005年實(shí)施綠色煤電計(jì)劃,研究開(kāi)發(fā)并示范推廣以煤氣化制氫、氫氣輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電和燃料電池發(fā)電為主,并能對(duì)CO2進(jìn)行回收和封存的煤基能源系統(tǒng),使其達(dá)到污染物和CO2的近零排放。綠色煤電計(jì)劃一期將建造100kW的高溫燃料電池示范電站,在2020年前將建成兆瓦級(jí)的高溫燃料電池電站。由于MCFC在制造成本、電池堆容量、材料體系等方面比SOFC更成熟,應(yīng)為我國(guó)優(yōu)先發(fā)展的高溫燃料電池發(fā)電技術(shù)。2008年西安熱工研究院有限公司成功完成了大面積MCFC雙極板組裝電池堆的發(fā)電試驗(yàn),大大提高了MCFC單電池的發(fā)電功率。目前,國(guó)內(nèi)已具備了進(jìn)行大容量MCFC電池堆開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。因此,高溫燃料電池的發(fā)展路線應(yīng)為近期優(yōu)先發(fā)展MCFC發(fā)電技術(shù),盡快實(shí)現(xiàn)MCFC的大型化與產(chǎn)業(yè)化。(二)我國(guó)PEMFC燃料電池技術(shù)進(jìn)展我國(guó)對(duì)PEMFC也十分重視,多家研究機(jī)構(gòu)一直致力于此領(lǐng)域的研發(fā)。從“八五”計(jì)劃開(kāi)始啟動(dòng)PEMFC領(lǐng)域的研究,在“十五”、“863”計(jì)劃等開(kāi)始進(jìn)行大規(guī)模的資助。在“九五”期間,國(guó)家科技部組織燃料電池研制項(xiàng)目重點(diǎn)攻關(guān),經(jīng)過(guò)研究人員的協(xié)作努力,在質(zhì)子交換膜燃料電池研究上取得突出成績(jī),特別是在200W、1kW、30kW燃料電池組及相關(guān)生產(chǎn)工藝技術(shù)、甲醇重整制氫技術(shù)、質(zhì)子交換膜原材料國(guó)產(chǎn)化、驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)等方面都取得重要進(jìn)展。我國(guó)計(jì)劃到2010年世博會(huì)期間,將投入運(yùn)行20輛燃料電池公交車(chē)、300輛燃料電池出租車(chē)、1000輛電動(dòng)汽車(chē)以及一批燃料電池場(chǎng)地車(chē)和郵政車(chē)。屆時(shí),上海將建成5座加氫站來(lái)滿足這些車(chē)輛對(duì)氫燃料的需求。我國(guó)在關(guān)鍵零部件研發(fā)方面,突破了大功率氮一空燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)組制備關(guān)鍵技術(shù),研制出轎車(chē)用凈輸出30~60kW、客車(chē)用凈輸出60~150kW的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī);車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)品的功率密度、效率等指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。在共性研發(fā)技術(shù)平臺(tái)建設(shè)方面,已經(jīng)建立了包括電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力蓄電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)等7個(gè)公共檢測(cè)和試驗(yàn)平臺(tái),并制定出相關(guān)測(cè)試規(guī)范。此外,我國(guó)已建立起一批產(chǎn)業(yè)化的中試基地和中試生產(chǎn)線。另外,同濟(jì)大學(xué)以萬(wàn)俐為組長(zhǎng)的團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了電動(dòng)汽車(chē)的重大專(zhuān)項(xiàng)。目前,我國(guó)在氫能及燃料電池領(lǐng)域大約有60多個(gè)研究所和公司,研發(fā)人員350多名。除中科院大連化物所、大連新源動(dòng)力公司外,主要有長(zhǎng)春應(yīng)化所、上海有機(jī)所、上海交大、復(fù)旦大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海大學(xué)、上海空間電源研究院、山西煤化所、清華大學(xué)、北京石油大學(xué)、北京理工大學(xué)、天津大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)、華中理工大學(xué)和成都電子科技大學(xué)等研學(xué)機(jī)構(gòu)。除了高校、研究所等科研機(jī)構(gòu)外,近年來(lái)國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)出幾家與氫能及燃料電池領(lǐng)域相關(guān)的公司,比較出名的是北京世紀(jì)富源燃料電池公司、上海神力科技公司、新源動(dòng)力股份有限公司、北京飛馳綠能電源技術(shù)有限責(zé)任公司等。北京世紀(jì)富源燃料電池公司從1995開(kāi)始,對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)進(jìn)行了開(kāi)發(fā)和研究,目前已研制出單堆功率為50W,750W,115kW,5kW,10kW,30kW等不同規(guī)格的燃料電池模塊,以及3W手機(jī)燃料電池,30W筆記本電腦燃料電池,300W燃料電池電動(dòng)助力車(chē)和電動(dòng)自行車(chē);上海神力科技有限公司是從事PEMFC及相關(guān)材料的研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的民營(yíng)企業(yè)。目前,神力科技已成功研發(fā)了以下產(chǎn)品:1~10W手機(jī)、SL系列筆記本電腦用燃料電池;10~100W燃料電池便攜式電源和獨(dú)立電源;100~1000W電動(dòng)自行車(chē)、助力車(chē)和背負(fù)式電源用燃料電池;1~15kW摩托車(chē)、旅游車(chē)、移動(dòng)電源和家用電站用燃料電池;20~50kW級(jí)(氫-空氣)轎車(chē)、中巴等交通工具用燃料電池;新源動(dòng)力股份有限公司以中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所“九五重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目”———質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)為依托,以眾多國(guó)內(nèi)一流燃料電池領(lǐng)域的專(zhuān)家、技術(shù)骨干為研發(fā)中堅(jiān),以包括36項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利和10余項(xiàng)專(zhuān)有技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)為核心技術(shù),致力于實(shí)現(xiàn)燃料電池產(chǎn)業(yè)化。目前研制成功的5kW的PEMFC已通過(guò)國(guó)家專(zhuān)家組的驗(yàn)收,并獲得全國(guó)發(fā)明金獎(jiǎng);北京飛馳綠能電源技術(shù)有限責(zé)任公司是一個(gè)具有獨(dú)立研究開(kāi)發(fā)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的全套工藝技術(shù)、工裝和裝備并擁有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科研生產(chǎn)實(shí)體,并已獲得4項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利,申報(bào)4項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù),擁有20多項(xiàng)專(zhuān)有技術(shù)?,F(xiàn)已開(kāi)發(fā)出六大類(lèi)、五個(gè)系列的20多種產(chǎn)品供用戶選擇,可用于燃料電池電動(dòng)汽車(chē)、不間斷電源、小型電站和便攜式可移動(dòng)電源。我國(guó)燃料電池的研究工作已表明,中國(guó)的質(zhì)子交換膜燃料電池已經(jīng)達(dá)到可以裝車(chē)的技術(shù)水平;大連化學(xué)物理研究所等單位研制的質(zhì)子交換膜燃料電池已具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高技術(shù)成果;在燃料電池研究方面我國(guó)可以與世界發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng),而且在市場(chǎng)份額方面,我國(guó)可以并且有能力占有一定比例。PEMFC關(guān)鍵技術(shù)PEM、電極、鉑催化劑、雙極板和貯氫技術(shù)都屬PEMFC的關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)一定程度上決定了PEMFC的性能與成本,因此,產(chǎn)業(yè)化第一步必須實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的突破與產(chǎn)業(yè)化。(1)質(zhì)子交換膜質(zhì)子交換膜(PEM)是PEMFC的關(guān)鍵部件,它不只是一種隔膜材料,還是電解質(zhì)和電催化劑的基底。用作PEM的材料應(yīng)該具備如下條件:具有良好的離子導(dǎo)電性,可降低電池內(nèi)阻,提高電流密度;材料的分子量要充分大等。目前研發(fā)的主要重點(diǎn)是研制性較好的復(fù)合膜、耐高溫膜、自增濕膜。(2)PEMFC雙極板在PEMFC中,膜、催化劑和雙極板材料費(fèi)用占了整個(gè)電池的絕大部分。雙極板呈多個(gè)疊層結(jié)構(gòu),電池堆依次由有肋雙極板、陽(yáng)極、電解質(zhì)基質(zhì)和陰極構(gòu)成。雙極板的功能及與材料相關(guān)的要求是能夠分隔氧化劑和還原劑,雙極板必須有阻氣功能,不能用多孔透氣材料,能夠起到收集電流的作用,必須采用電的良導(dǎo)體。各國(guó)正在開(kāi)發(fā)的雙極板有表面改性的金屬板、膨脹石墨板和復(fù)合型雙極板。(3)PEMFC催化劑目前質(zhì)子交換膜燃料電池主要使用碳黑擔(dān)載鉑(Pt/C)催化劑,其有效活性表面積在燃料電池的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)逐漸下降運(yùn)行過(guò)程中會(huì)逐漸降低,這被認(rèn)為是決定PEMFC壽命的關(guān)鍵因素。催化劑性能衰減機(jī)制主要有三個(gè)方面:碳載體的腐蝕,鉑的氧化、溶解和聚集,雜質(zhì)CO等的毒化失效。作為電催化劑,它必須具備的條件是:高性能的陰極催化劑必須能夠通過(guò)降低陰極的過(guò)高電位來(lái)加快氧的還原速度,陽(yáng)極電催化劑必須能夠催化氫的氧化進(jìn)程;由于CO、CO2和重整氣中的一些污物會(huì)引起催化劑中毒,因此要求電催化劑能夠抗催化劑中毒;Pt是貴金屬,資源有限,價(jià)格昂貴,所以降低電催化劑成本的主要研究方向是提高鉑的利用率,降低單位面積電極的鉑載量,研制低鉑電催化劑以及取代鉑的非鉑催化劑。(4)膜電極及其制備工藝膜電極(MEA)是PEMFC的核心部件,膜電極的制備工藝一定程度決定了PEMFC的性能。直到80年代中期,PEMFC膜電極的Pt載量仍高達(dá)4mg/cm2。目前,MEA的組裝多采用“三明治”結(jié)構(gòu)。(5)貯氫技術(shù)PEMFC是以氫氣作為燃料,因?yàn)闅錃庥衅洳豢商娲膬?yōu)越性。氫既可以通過(guò)燃燒產(chǎn)生熱能,在熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械功,又可以作為燃料用于燃料電池;貯氫技術(shù)是新能源開(kāi)發(fā)中的一個(gè)重要領(lǐng)域,也是PEMFC產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)上游燃料供應(yīng)的重要環(huán)節(jié)。貯氫技術(shù)目前仍有很多困難。①貯氫材料在吸放氫循環(huán)過(guò)程中發(fā)生粉化,在氣流驅(qū)動(dòng)下粉末會(huì)逐漸堆積形成堆垛區(qū),這既增加了氫氣流動(dòng)阻力也導(dǎo)致了容器變形或破壞。改善傳熱傳質(zhì)的研究工作主要集中在制備復(fù)合貯氫材料及容器優(yōu)化設(shè)計(jì)方面。②高壓氫作氫源的問(wèn)題。用高壓氫作車(chē)用燃料電池的氫源有不安全性的問(wèn)題。過(guò)去用一般的高壓氫作氫源,儲(chǔ)氫量太少。另外,制備如此高壓的氫源,要消耗大量的能量,因此,氫燃料的價(jià)格也高。③車(chē)用高溫裂解制氫裝置作氫源。用車(chē)載的甲醇、汽油或天然氣高溫裂解制氫裝置來(lái)作氫源。但這種車(chē)載制氫技術(shù)有一些問(wèn)題比較難解決:用裂解方法制得的氫氣含大量的CO,即使經(jīng)過(guò)分離,但會(huì)有少量CO,而CO能使目前使用的PEMFC的陽(yáng)極Pt催化劑中毒;這種技術(shù)需要較高的溫度,如作為車(chē)載的制氫設(shè)備,要一直保持高溫,也有很大的難度。所以,這種技術(shù)很難得到實(shí)際的使用,美國(guó)基本上已放棄了這個(gè)途徑。④儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫作氫源。用儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫作汽車(chē)用PEMFC的氫源,只有當(dāng)儲(chǔ)氫容量在重量比達(dá)到5%~7%左右時(shí)才有價(jià)值,但目前儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫重量比一般在2%左右,要進(jìn)一步提高儲(chǔ)氫量比較困難。有的材料,如鎂合金雖然能儲(chǔ)3%左右的氫,但儲(chǔ)氫和放氫過(guò)程不太可逆,使用不便。因此,用儲(chǔ)氫材料的方法來(lái)解決PEMFC電動(dòng)汽車(chē)氫源的問(wèn)題也不是近期內(nèi)能實(shí)現(xiàn)的。(三)我國(guó)直接甲醇燃料電池技術(shù)最新進(jìn)展直接甲醇燃料電池(DirectMethanolFuelCell)屬于質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)中之一類(lèi),直接使用水溶液以及蒸汽甲醇為燃料供給來(lái)源,而不需通過(guò)重組器重組甲醇、汽油及天然氣等再取出氫以供發(fā)電。相較于HYPERLINK質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC),直接甲醇燃料電池(DMFC)低溫生電、燃料成分危險(xiǎn)性低與電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特性使直接甲醇燃料電池(DMFC)可能成為可攜式電子產(chǎn)品應(yīng)用的主流。直接甲醇燃料電池自20世紀(jì)60年代初問(wèn)世以來(lái),就以其操作溫度低、能量效率高、無(wú)電解質(zhì)腐蝕、無(wú)環(huán)境污染、安全可靠等特點(diǎn),迅速發(fā)展成為國(guó)際高新技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中的重要熱點(diǎn)之一。我國(guó)政府對(duì)燃料電池的研發(fā)高度重視,將其列為“國(guó)家科技中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃”中能源、交通、電子等領(lǐng)域的重要研究方向和急需開(kāi)拓的尖端高技術(shù)。由中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所、中科院大連化物所、南京師范大學(xué)、南通海陽(yáng)新材料科技公司共同承擔(dān)的國(guó)家“863計(jì)劃”目標(biāo)導(dǎo)向項(xiàng)目——直接甲醇燃料電池技術(shù),通過(guò)了科技部組織的中期項(xiàng)目檢查。結(jié)合國(guó)家戰(zhàn)略需求和國(guó)際燃料電池的發(fā)展態(tài)勢(shì),中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所早在20世紀(jì)90年代初就在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展了直接醇類(lèi)燃料電池的研究,對(duì)該類(lèi)電池的催化氧化催化劑,催化電極、催化電極/質(zhì)子交換膜復(fù)合體等進(jìn)行了較系統(tǒng)的探索,“九五”和“十五”期間又在中科院、國(guó)家基金委和科技部的支持下,持續(xù)開(kāi)展了直接甲醇燃料電池的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究,在陽(yáng)極催化劑、陰極催化劑、質(zhì)子交換膜、電池的設(shè)計(jì)和組裝等方面均取得了較大進(jìn)展,積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。大連化物所DMFC筆記本電源從開(kāi)發(fā)低成本長(zhǎng)效發(fā)電的直接甲醇燃料電池發(fā)電技術(shù),為直接甲醇燃料電池實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化奠定重要基礎(chǔ)的目標(biāo)出發(fā),2007年5月該所與中科院大連化物所、南京師范大學(xué)和南通海陽(yáng)新材料科技有限公司獲得國(guó)家“863計(jì)劃”項(xiàng)目“直接甲醇燃料電池技術(shù)”的支持,經(jīng)過(guò)2年多的聯(lián)合攻關(guān),突破了催化劑制
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