中國燃料電池汽車(chē)的發(fā)展前景如何？

中國燃料電池汽車(chē)駛向何方？

2000年的第一輪燃料電池汽車(chē)試運行高潮過(guò)后，世界各國對燃料電池汽車(chē)的投入，已從建造示范汽車(chē)重新回到加強應用基礎研究。因為科學(xué)家冷靜地認識到，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(cháng)跑”。

2006年8月17日，是我國燃料電池汽車(chē)研制進(jìn)程中一個(gè)特別的日子，由中科院大連化學(xué)物理研究所等自主研發(fā)的兩輛燃料電池觀(guān)光示范車(chē)，在大連市的星海廣場(chǎng)投入了交車(chē)的試運行，中國的燃料電池汽車(chē)又前進(jìn)了重要的一步。

然而，比起幾年前“超越2號”燃料電池汽車(chē)等競相亮相時(shí)的情景，此次在大連的燃料電池汽車(chē)的試運行似乎顯得冷清得多，沒(méi)有媒體大篇幅的報道，也沒(méi)有引起圈內專(zhuān)家和坊間百姓過(guò)多的討論?？茖W(xué)家對此顯得頭腦異常地清醒：“此次它在大連的試運行，主要的目的之一，是為了讓公眾提高對燃料電池汽車(chē)的認識，知道一個(gè)淺顯的基本道理，雖然目前已經(jīng)出現全球性的石油高價(jià)位局面，但即便將來(lái)世界上一滴汽油都沒(méi)有了，我們還能用氫源燃料電池開(kāi)車(chē)。這也是為將來(lái)燃料電池產(chǎn)業(yè)化所作的一個(gè)輿論準備。另一個(gè)目的，就是考核燃料電池的壽命。”

“不是百米沖刺，而是厚積薄發(fā)的長(cháng)跑”

“氫源燃料電池汽車(chē)要真正走向商業(yè)化不是百米沖刺，而是厚積薄發(fā)的長(cháng)跑。”中國工程院院士、大連化學(xué)物理研究所燃料電池工程中心總工程師衣寶廉，談到燃料電池汽車(chē)的未來(lái)走向感慨地說(shuō)，這是經(jīng)過(guò)一連串的實(shí)驗、試運行得出的結論。

燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置，它可以直接將貯存在燃料與氧化劑中的化學(xué)能轉化為電能。衣寶廉院士介紹，世界上第一輪燃料電池汽車(chē)研發(fā)高潮在2000年左右，當時(shí)，美國、歐洲和日本的各大汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家，無(wú)不都在加緊開(kāi)發(fā)燃料電池技術(shù)，企業(yè)界尤其是各大汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家看到燃料電池巨大的市場(chǎng)潛力，紛紛投入巨資，組成聯(lián)盟，進(jìn)行燃料電池車(chē)的相關(guān)研究、試驗與生產(chǎn)。各大汽車(chē)公司，包括奔馳、通用、豐田等都認為，到2004年燃料電池車(chē)將能夠批量生產(chǎn)，實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。戴姆勒—克萊斯勒甚至宣稱(chēng)，預計屆時(shí)燃料電池汽車(chē)的售價(jià)將降至每臺約1萬(wàn)8100美元。美國能源部長(cháng)佩耶1998年在接受《紐約時(shí)報》的采訪(fǎng)時(shí)也作出自己如意的預測：燃料電池進(jìn)入家庭、汽車(chē)和其他領(lǐng)域的步伐將比人們的想象要快得多。

我國關(guān)于燃料電池車(chē)研究的競爭也非常激烈。長(cháng)期從事氫源燃料電池研究的中科院大連化物所，早在上個(gè)世紀90年代初期，就開(kāi)始對氫源質(zhì)子交換膜燃料電池的研究。1996年底，這一研究得到國家科技部、中科院、國家自然基金委的經(jīng)費支持，并在國家“九五”計劃中立項。2000年，大連化物所研發(fā)出第一臺質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動(dòng)機，并與中科院電工所、二汽集團合作，組裝出了一臺燃料電池中巴車(chē)，于2001年進(jìn)行了試運行。隨后不久，又組裝了一臺30千瓦功率的燃料電池中巴車(chē)。“當時(shí)，我們許多人都樂(lè )觀(guān)地估計，燃料電池汽車(chē)已經(jīng)到了產(chǎn)業(yè)化的前夕。”除大連化物所外，至2004年，國內在北京、上海等地，陸續出現了燃料電池汽車(chē)的試運行，當時(shí)許多人同樣懷有迎接臨盆嬰兒般的喜悅期待：燃料電池汽車(chē)已經(jīng)“接近‘走出實(shí)驗室，實(shí)行量產(chǎn)’的大門(mén)”。

然而，事實(shí)卻并非預料中的那么樂(lè )觀(guān)。2003年7月，最早將燃料電池汽車(chē)投入商業(yè)運營(yíng)之一的日本豐田汽車(chē)公司，召回了其出租的6輛燃料電池汽車(chē)，并宣布推遲另外6輛燃料電池汽車(chē)的租賃。原因是儲存氫燃料的高壓氫氣罐，它在加注氫氣時(shí)出現了泄漏。幾乎與此同時(shí)，各個(gè)國家都在燃料電池汽車(chē)的試運行中，發(fā)現了一系列防不勝防、需要馬上就解決的難題。目前，國際社會(huì )關(guān)于燃料電池汽車(chē)未來(lái)的預測是，“要達到產(chǎn)業(yè)化至少要到2015之后”，第二次試運行高潮將出現在2010年左右。

電池壽命決定研究生擇業(yè)

可以說(shuō)，2004年左右實(shí)現產(chǎn)業(yè)化的預測以失敗告終，但世界各國對燃料電池汽車(chē)研究的熱情有增無(wú)減。“世界范圍內已經(jīng)‘燒’掉了幾百億美元，市場(chǎng)潛力又十分巨大，誰(shuí)也不愿意就此停頓下來(lái)。”作為我國燃料電池研究的第一代親歷者，衣寶廉院士相當感慨。

當前，國際上燃料電池汽車(chē)又進(jìn)入了第二輪研究，與早些年的熱血沸騰、躊躇滿(mǎn)志相比，現在人們對燃料電池車(chē)的研究持更加冷靜的態(tài)度。2000年之前，各國主要是投入造車(chē)和示范，從2001年到現在，各國在繼續進(jìn)行示范的同時(shí)，都將重點(diǎn)重新轉向應用基礎研究。希望通過(guò)研究燃料電池各種基礎性的問(wèn)題，找到解決車(chē)用燃料電池壽命問(wèn)題的根本辦法。（例如研究氫能本身的技術(shù)問(wèn)題、制氫和儲氫技術(shù)、高效的氫能轉換技術(shù)等。）即找到解決車(chē)用燃料電池（汽車(chē)的動(dòng)力源）動(dòng)態(tài)響應、環(huán)境適應性與降低貴金屬擔量等影響電池壽命、成本的辦法。

質(zhì)子交換膜燃料電池具有可在室溫下快速啟動(dòng)、負載響應快的特點(diǎn)，成為交通運輸領(lǐng)域如電動(dòng)汽車(chē)等和各種可移動(dòng)電源的最佳候選者。“它作為燃料電池汽車(chē)最為核心、最為重要的部件，其實(shí)關(guān)鍵也就在那一張膜，現在科研人員希望研究出增強的、自增濕的，在中溫120攝氏度左右的復合質(zhì)子交換膜，以提高燃料電池的壽命和性能，包括如何解決動(dòng)態(tài)響應對電池性能的影響等。”衣寶廉院士說(shuō)得比較“專(zhuān)業(yè)”。

記者在采訪(fǎng)中詢(xún)問(wèn)，燃料電池觀(guān)光車(chē)在大連試運行，是否預示著(zhù)它能于近期在全國推廣，無(wú)論是致力于燃料電池研究已30年的衣寶廉院士，還是大連化物所燃料電池聯(lián)合實(shí)驗室主任張華民研究員等，科學(xué)家們都顯得格外出奇的冷靜。張華民指出，燃料電池汽車(chē)要成為真正的商品，要與現在非常成熟的內燃機車(chē)在各個(gè)方面進(jìn)行競爭，必須解決壽命、成本、穩定性、耐久性、環(huán)境適應性等諸多問(wèn)題，其中最為關(guān)鍵的是壽命和成本問(wèn)題。

“壽命和成本，是在第二輪應用基礎研究中，各個(gè)國家首先要早日解決的關(guān)鍵問(wèn)題。”衣寶廉院士也介紹，對2015年實(shí)現氫源燃料電池車(chē)商業(yè)化的第二次預測能否實(shí)現，解決以上兩個(gè)問(wèn)題的時(shí)間表將起到?jīng)Q定性的作用。其中，擺在第一位的是在2010年左右能否解決電池壽命問(wèn)題，只有這個(gè)問(wèn)題得到徹底解決，燃料電池汽車(chē)才能走向成功，否則一切都無(wú)從談起。但如果燃料電池汽車(chē)的電堆動(dòng)態(tài)壽命能達到5000小時(shí)以上，接下來(lái)的降低成本，主要靠關(guān)鍵零部件的批量生產(chǎn)和降低鉑擔量，難度相對較低。

現在國際上每輛氫源燃料電池汽車(chē)的成本，一般在100萬(wàn)美元到200萬(wàn)美元之間，造價(jià)的確非常昂貴，“因為現在這些氫源燃料電池汽車(chē)的打造，基本都是人們用一雙雙手‘摳’出來(lái)的，如果能實(shí)現流水線(xiàn)上的批量生產(chǎn)，成本自然而然也就降下來(lái)?？梢哉f(shuō)，解決壽命問(wèn)題是能否實(shí)現產(chǎn)業(yè)化最關(guān)鍵的判據”。

美國總統布什前些時(shí)候曾推斷，美國現在的小孩到了今后他們可以開(kāi)車(chē)的年齡，可以方便地買(mǎi)到燃料電池汽車(chē)，而且在社區附近就可以加氫。關(guān)于燃料電池汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化期限，衣寶廉也頗有信心地認為，可以用5年的時(shí)間解決電池的壽命問(wèn)題，再用5年的時(shí)間解決電池成本問(wèn)題。

“我認為，出現第二代氫源燃料電池示范車(chē)的高峰，應該是在2010年前后。”衣寶廉對自己正帶的研究生講，“你們畢業(yè)后的工作好不好找，就看2010年這個(gè)節點(diǎn)，如果到時(shí)候燃料電池壽命能達到設計要求，說(shuō)明燃料電池汽車(chē)可以實(shí)現工業(yè)化，屆時(shí)你們就能找到很好的工作、得到較高的薪酬。”

衣寶廉和布什的推斷基本相同，只不過(guò)布什的描述更為形象化，科學(xué)家的描述更有邏輯性和嚴謹性罷了。

工程中試放大由誰(shuí)買(mǎi)單？

“我們大連化物所得到了中科院知識創(chuàng )新工程的支持，前些年基礎研究攢下的后勁很足，技術(shù)儲備雄厚。今年，國內大汽車(chē)集團想介入燃料電池發(fā)動(dòng)機的研發(fā)，他們經(jīng)過(guò)多方的認真評估，最后燃料電池的研發(fā)還是選定大連化物所。這也說(shuō)明，中科院實(shí)施的知識創(chuàng )新工程起了很大作用。”衣寶廉說(shuō)。

“但應用基礎研究只是一方面。我們所雖然取得的成果很多、發(fā)表的文章也很多，但是成果一時(shí)還不能拿到真正的汽車(chē)上應用，就是不能實(shí)現工程放大?；A研究與工程中試放大這兩張皮的脫節問(wèn)題該怎么解決？”張華民像是在自問(wèn)自答。

談到車(chē)用燃料電池的工程中試放大，衣寶廉顯得格外憂(yōu)慮：“工程放大對車(chē)用燃料電池的研究非常重要，不進(jìn)行工程放大、不把我們開(kāi)發(fā)的技術(shù)放到真正的汽車(chē)上應用，永遠不知道我們以后生產(chǎn)出來(lái)的車(chē)用燃料電池，在汽車(chē)開(kāi)到路上時(shí)會(huì )出現什么問(wèn)題。”

張華民介紹，剛剛在大連投入示范運行的兩輛觀(guān)光旅游車(chē)，是大連市政府撥款200萬(wàn)元，大連化物所用多年積累的“863”技術(shù)設計開(kāi)發(fā)的。其實(shí)就是希望通過(guò)示范車(chē)，檢測考驗燃料電池技術(shù)存在的問(wèn)題，并通過(guò)長(cháng)時(shí)間的運行來(lái)發(fā)現新問(wèn)題，以便研究人員在今后的研究中可以對此進(jìn)行改善，最終推動(dòng)車(chē)用燃料電池技術(shù)的發(fā)展。

然而，像大連市政府這樣富有遠見(jiàn)的支持可遇而不可求。張華民說(shuō)：工程放大始終是制約我國車(chē)用燃料電池技術(shù)發(fā)展的一個(gè)瓶頸。目前，政府部門(mén)投入的科研經(jīng)費，主要是用以支持燃料電池的基礎研究，那么，工業(yè)放大的大筆經(jīng)費該去哪里找？

“雖然國內很多汽車(chē)集團對燃料電池很感興趣，但是投入工程放大至少需要幾千萬(wàn)元，一旦失敗，幾千萬(wàn)元就一去無(wú)返地打了水漂，對企業(yè)來(lái)說(shuō)風(fēng)險實(shí)在太大，一般都不敢輕易投入。我雖然同時(shí)身兼大連新源動(dòng)力董事長(cháng)，但公司的總共股本也就6000多萬(wàn)元，新源動(dòng)力不是不想冒著(zhù)風(fēng)險上項目，但它不是幾十萬(wàn)、幾百萬(wàn)元的小打小鬧，若要投幾千萬(wàn)元就顯得力不從心，我也說(shuō)服不了公司各家股東拿這么多的錢(qián)來(lái)投。”衣寶廉院士苦笑。大連化物所是新源動(dòng)力股份有限公司的主要股東，衣寶廉是新源動(dòng)力名義上的“老板”，又是大連化物所實(shí)際在編的人員，面臨如此棘手的兩難選擇，他無(wú)計可施也情有可原。

“以前發(fā)展燃料電池的投資者主要是政府，而今公司已成為發(fā)展燃料電池、尤其是燃料電池電動(dòng)車(chē)的投資主體。世界上所有的大汽車(chē)公司與石油公司，均已介入燃料電池車(chē)的開(kāi)發(fā)。”衣寶廉在他兩年前編寫(xiě)出版的《燃料電池》一書(shū)中，曾經(jīng)援引了下面這樣一組權威數據：“短短幾年時(shí)間，投入約80億美元，研制成功的燃料電池汽車(chē)達到41種，其中轎車(chē)/旅行車(chē)24種、城市間巴士9種、輕載卡車(chē)3種。2003年美國又宣布了一個(gè)投資25億美元的發(fā)展燃料電池汽車(chē)的計劃（Freedom Car），其中國家撥款15億美元，三大汽車(chē)公司投資10億美元。”

燃料電池的工程中試放大究竟該由誰(shuí)買(mǎi)單？該到哪里去尋找大筆資金的投入支持？這是車(chē)用燃料電池技術(shù)從“觀(guān)賞”變成“實(shí)用”的關(guān)鍵所在，它成了目前大連化物所科研人員非常“頭大”的問(wèn)題。

誠如衣寶廉院士所說(shuō)，燃料電池汽車(chē)從研制開(kāi)發(fā)，直至最終實(shí)現產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，是一場(chǎng)需要厚積薄發(fā)的長(cháng)跑，無(wú)論是體力，還是毅力和耐力，都對運動(dòng)員是個(gè)嚴峻考驗。

能不能實(shí)行政府和企業(yè)的AA制，找出一個(gè)最合理而且最公平的“買(mǎi)單”辦法？

為了今后不僅僅是“觀(guān)光”

美麗的大連有她的多張名片，比如，大連的美女騎警，大連的星海廣場(chǎng)等，現在，大連又有了她的一張新名片。據大連市的一份《燃料電池游覽車(chē)示范項目實(shí)施方案及進(jìn)展報告》介紹，“中科院大連市新能源示范基地將作為大連市的又一亮麗的名片，進(jìn)一步提升大連市著(zhù)眼未來(lái)發(fā)展及和諧潔凈的城市品位。”

大連市已經(jīng)駛向星海廣場(chǎng)的燃料電池示范車(chē)，就是大連市新能源示范基地示范內容之一。

由中科院大連化物所和大連新源動(dòng)力公司共同主持，除了已經(jīng)完成的燃料電池示范車(chē)項目，亦即在星海廣場(chǎng)運行的觀(guān)光游覽車(chē)，今后還將包括某些公交線(xiàn)路，向大連市各界和前來(lái)大連旅游的人士展示不依賴(lài)于以石油能源為燃料，而是以氫源為替代燃料、以燃料電池為發(fā)動(dòng)機的未來(lái)新能源利用新模式。

不久前，由大連市發(fā)改委主持申報成功的國家燃料電池及氫源技術(shù)國家工程中心，其建設方案已經(jīng)得到了國家發(fā)改委的認可，正式啟動(dòng)并進(jìn)入建設階段。工程中心的重要建設內容之一，就是建立中國燃料電池技術(shù)轉化和示范的基地。同時(shí)由于還決定，在七賢嶺高新技術(shù)園區內建設大連化物所國家工程中心產(chǎn)業(yè)園區、大連市新能源示范基地將建設在該園區。

據知情者介紹，中國科學(xué)院、英國B(niǎo)P公司、中國石化公司已表示將參加大連新能源示范基地的建設，大連市政府已對該建設項目進(jìn)行相關(guān)協(xié)調和組織推動(dòng)，國家科技部也將給予相關(guān)的經(jīng)費支持。

大連星海廣場(chǎng)上運行的燃料電池觀(guān)光示范車(chē)，作為大連市燃料電池示范車(chē)項目?jì)热葜?，展示的是相對比較簡(jiǎn)單的技術(shù)。比如為了提高燃料電池的效率和壽命，采用了燃料電池和蓄電池混合，也就是電—電的混合，而不是內燃機和電池的混合，這樣車(chē)在剛啟動(dòng)的時(shí)候，蓄電池可以“幫一下忙”。

星海廣場(chǎng)的觀(guān)光車(chē)，燃料電池輸出功率只有5kW，儲氫容器為碳纖維增強金屬瓶。該車(chē)在2006年4月至10月運行，也就是說(shuō)，它在大連市最好的旅游觀(guān)光季節展示，每天只有5小時(shí)，計劃運行兩年。“反正就是那么兩輛觀(guān)光車(chē)，燃料用完了加加氫就可以，燃料電池可以更換。”衣寶廉院士說(shuō)。

觀(guān)光車(chē)上配有VCD（車(chē)載電視），雖然那只是雕蟲(chóng)小技，但也可以從中看出設計者的良苦用心，觀(guān)光乘車(chē)的時(shí)候可以隨車(chē)播放光盤(pán)介紹燃料電池技術(shù)，“因為新技術(shù)的普及首先要讓老百姓都理解”。

或許應該為大連市在星海廣場(chǎng)的這張名片上，疊加了“新能源示范基地”這張新名片而喝彩。

但我們在為大連市如此舉動(dòng)喝彩的同時(shí)，也多少為我國燃料電池汽車(chē)未來(lái)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程擔憂(yōu)。

其實(shí)，我國擁有燃料電池示范車(chē)的城市，大連既不是唯一的一個(gè)，更不是最早的一個(gè)。據估算，北京市現在最起碼就有3臺要迎接奧運的示范車(chē)，在聯(lián)合國環(huán)境署（UNDP）經(jīng)費支持下，由清華大學(xué)做整體負責單位。北京市預計今年投入使用的公交汽車(chē)將達到200輛,這種“零污染”的燃料電池公交汽車(chē)上，前端車(chē)頭的上方，液晶大字赫然顯示著(zhù)“科技示范線(xiàn)”。武漢市也有以武漢理工大學(xué)為主研制的示范車(chē)。上海市有5臺“超越”轎車(chē)投入示范，同濟大學(xué)做整體負責單位。

燃料電池發(fā)動(dòng)機的研制，現在國內的科研主力有中科院大連化物所、上海神力公司，而大連化物所派生出來(lái)的新源動(dòng)力公司，也可算做是三足鼎立其間的一家。新源動(dòng)力公司主要為上海的“超越”轎車(chē)提供發(fā)動(dòng)機，大連化物所則主要為北京城市客車(chē)提供發(fā)動(dòng)機。

按國家科技部的要求，參與燃料電池汽車(chē)“863”重大專(zhuān)項計劃的科研攻關(guān)，每個(gè)重要的元部件都有兩個(gè)以上的單位參加競爭。目前，我國主要為轎車(chē)提供燃料電池的，是新源動(dòng)力公司和上海神力公司；主要為城市客車(chē)提供燃料電池的，則是大連化物所和上海神力公司。

縱觀(guān)中國燃料電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，可謂一路跌跌撞撞、步履蹣跚。直至今天，盡管我們的燃料電池汽車(chē)還只能是為了“觀(guān)光”，而不能由尋常百姓真正駕駛著(zhù)開(kāi)上通衢長(cháng)街，但我們依然無(wú)畏無(wú)懼，繼續奮然前行。

當然，即使走到“觀(guān)光”這一步，中國燃料電池汽車(chē)技術(shù)已屬不易；但它的下一步，它從“樣品”和“展品”變成真正的規模產(chǎn)品，仍是清晰可見(jiàn)的一路坎坷。

正像衣寶廉院士所表示的，如果不能經(jīng)受這場(chǎng)考驗，“行百里，半九十”，只能半途而廢；如果沒(méi)有這樣的心理準備，一旦前功盡棄，只能追悔莫及。