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燃料电池汽车,拐点将至?| 专访上海智能新能源汽车科创功能平

2023-10-27 14:084150
        上海科技近期推出「新能源·新风口?」系列,每当假期出游,如果开电车自驾总会遇到充电桩大排长龙的问题。在环保的电车与方便的油车之间,是否还有一个能兼具二者优点的选择?加氢如加油的燃料电池汽车,或许是一条可行的道路:在电车已“满街跑”的今天,氢车迎来拐点了吗?

“就技术成熟度而言,目前燃料电池的技术成熟度已可与10年前的动力电池相当。”上海智能新能源汽车科创功能平台有限公司董事长兼总经理、同济大学教授余卓平向记者介绍道,“我认为已经到拐点了。”关键问题在于:拐点之后,又该如何?

Part01.燃料电池汽车的拐点:“进入从技术走向产业的关键节点”

燃料电池作为一种利用氢能的方式,最早应用于航空航天领域,如今仍在“落地”途中,“目前,燃料电池的寿命已经超过15000个小时,可以在零下30度的低温环境下正常工作,远远超出动力电池对环境温度的适应性。”

“十五”期间,电动汽车“三纵三横”的研发布局提出。“三纵”,即燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车。在2010年上海世博会期间,世博园中运营超过1000辆新能源汽车,其中约200辆为燃料电池汽车,为当时国际燃料电池汽车规模之最。

又一个10年过去,

当技术已日趋成熟,

推向市场时,

燃料电池汽车产业的下一步在哪里?“

进入拐点后,

更需要方方面面的努力。”

余卓平直言道,随着燃料电池汽车产业从科学创新、技术创新逐渐走向产品创新,做大规模、建立产业循环也慢慢成为重中之重。

汽车是一个典型的靠规模降成本的产业,“动力电池用了10年把成本降低了90%。”余卓平谈道,“把规模做上去”,这点对于汽车产业来说至关重要。2022年全球电动汽车销量超1000万辆,中国占六成,但在燃料电池汽车赛道中,全球67000辆车中,我国只有13000辆。其中,日韩两国的燃料电池汽车主要为乘用车,而我国则以商用车为主。

“从战略上来看,这是非常对的,因为商用车的碳排放控制比控制轿车要好得多,而且轿车的纯电动化,我国已经趟出一条路来了。”但是,从战术上来看,“要通过规模把燃料电池的成本降下来,反过来推动燃料电池在商用车上的发展。”余卓平认为,在商用车领域,“最好形成一个车型的批量效应,这样的话,整个生产设备成本就可以降下来”,从而带动汽车生产线、加氢、储氢等一系列产业的良性循环发展。

Part02.搭起“唱戏”的“台”:做支撑在前的公共服务平台

“规模”一词之于汽车产业的重要性,

不仅在消费侧肉眼可见,

也同样体现在研发侧。

伴随着燃料电池汽车走向产业化阶段,其研发侧的布局,也将产生相应的变化。“燃料电池,整个技术链、产业链都非常长,从关键的材料开始,催化剂、膜的材料、碳的材料、双基板的材料……尽管我们已经干了20年,但是以前的干法跟现在的干法应该要开始有区别。”余卓平说道。

余卓平用了一个形象的比方:创新就像“打仗”,研发、实验设备就是“武器装备”,但在如燃料电池这样的领域中,这些“武器装备”特别昂贵,“哪个创新团队能够在创新起始,就有那么大的实力去建一个几个亿的平台、买几千万一套的试验台架来支撑创新?”

即使对于今天国内的不少燃料电池汽车大厂来说,一套完备的研发、测试设备,仍然成本高企,仍然需要产业链上下通力合作。

此时,一个集聚各类创新要素的功能平台就可以提供方便的“弹药匣”“武器库”。“特别是中小型的企业创新团队,他们的研发非常需要有公共服务平台的大力支撑,减轻他们的创新成本,推动他们的创新的快速发展。我们这个上海市和嘉定区二级政府支持下建设起来的上海智能新能源汽车科创功能平台氢能燃料电池实验室就正在发挥这个作用。”

据悉,“上海智能型新能源汽车研发与转化功能型平台”是市科委在上海国际科创中心建设战略部署的专注于汽车领域的研发与转化功能型平台,计划总投资6.6亿元,目前,在市科委、嘉定区的大力支持下,围绕着“政府智囊、公共平台、产业孵化”的功能定位,各项工作有序开展,目前平台已通过市科委组织的中期验收。

“车载储氢装备是一个被‘卡脖子’的领域。”余卓平介绍道,目前我国主要使用碳纤维储氢瓶,其中,高强度碳纤维的制造是一个很大的挑战。在一次交流中,他接触到了同济大学的一个材料创新团队,该团队此前从未想过这一科研成果在储氢瓶上的应用前景,余卓平敏锐地提出:这一材料是否能运用到储氢瓶中,从而另辟蹊径解决“卡脖子”问题?一试,确实可行。

该材料团队通过将金属内胆的结构设计为负泊松比的结构,得以显著提高金属内胆的抗压能力,从而可降低对外部的碳纤维强度的需求。“现在学科交叉非常厉害,有了一个好想法,还需要有方方面面的资源集聚过来支撑。”余卓平介绍道,目前,在功能平台的帮助下,该创新团队已与国内该方向的龙头企业开展对接合作,“一个小团队,撬起了大央企。”

“我们搭台,但不唱戏,我们可以给唱戏的创新团队提供好的服务,并通过丰富的产业经验提供资源支持。”余卓平说道,“希望在功能平台的助力下,能‘唱成’一两出氢能产业的‘大戏’。”

Part03.氢能的发展会带来新机遇吗?

“氢能这个产业最大的一个特点就是,它是能源,但它又不是一次能源。”余卓平谈道,“上海在传统的矿物能源资源上相对匮乏,但却是一个使用能源的‘大户’。”

因此,在余卓平看来,“当能源逐渐清洁化,机遇也就逐渐显示出来”——在技术禀赋方面,上海风电、光电的装备技术,都走在全国的前列,而氢能装备中,燃料电池和电解水制氢又是一个事物的一体两面,“一般来说,燃料电池产业好,电解水制氢的装备也会同样发达。”余卓平介绍道,“我认为,上海是有可能借氢能产业的发展机遇,催生出一个新型的能源产业的,同时新型的能源产业又能够推动包括汽车在内的装备业的大力发展。”

就大众普遍关心的安全问题,燃料电池汽车“老兵”余卓平也向记者表示:“作为能量集中的一个载体,是能源它就有危险。”氢气与氧气混合达到一定比例时可能会发生爆炸,但氢气由于非常轻的特性,会往上走,因此,“假定氢能的汽车要停到地下室里面去,那么地下室里面的通风一定要好,通风好,氢马上就飞上去了,集聚不起来。”

在普及电、普及煤、普及汽柴油时,安全问题曾同样突出,但“随着技术的发展,这些安全性是能够得到有效的保障的,这就是我们从能源发展中传递的经验。”

能源的更迭,带来的不仅仅是产业变革与发展机遇,更是一个更安全、更绿色的未来。

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