2018年5月，國務(wù)院總理李克強(qiáng)在日本參觀豐田汽車北海道廠的Mirai氫燃料電池車，在我國新能源汽車行業(yè)引發(fā)了關(guān)于氫燃料電池汽車發(fā)展的熱烈討論。

Mirai加氫3分鐘，續(xù)航600公里，由此業(yè)界有聲音呼吁，“我們的新能源汽車需要掉頭”，“全面轉(zhuǎn)向氫燃料電池汽車”。當(dāng)前我國正在加快推動燃料電池汽車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，計劃在經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)好、地方積極性高的地區(qū)開展示范運(yùn)行，打通產(chǎn)業(yè)鏈和氫能的供應(yīng)鏈。但從目前實(shí)施角度來看，高昂的成本將成為阻礙氫燃料電池車商業(yè)化發(fā)展的最大挑戰(zhàn)。那么目前國內(nèi)的氫燃料電池汽車從能源端、電池、整車三個環(huán)節(jié)考量，成本處于什么水平?距離商業(yè)化的成本要求還有多遠(yuǎn)?與國外的差距有多少?

氫氣的制作儲運(yùn)成本知多少？

首先，從制氫的角度來看。氫能是一種二次能源，不可以直接獲得，需要通過制備獲得，目前制氫技術(shù)主要有傳統(tǒng)能源和生物質(zhì)的熱化學(xué)重整、水的電解和水的光解。對比幾種主要制氫技術(shù)的成本，煤氣化制氫的成本最低，規(guī)模化制氫成本約為11元/千克。其次是天然氣制氫約為14元/千克，甲醇裂解約為20元/千克。成本最高的是水電解，約為40元/千克。煤氣化和天然氣制氫雖然價格較低，但不可持續(xù)，不能解決能源和環(huán)境的根本矛盾。而電解水制氫是可持續(xù)和低污染的，是未來主要制氫方式。隨著電價下降和技術(shù)發(fā)展、規(guī)模化效應(yīng)，成本會隨之下降。據(jù)業(yè)內(nèi)專家預(yù)測，到2020年，制氫成本可降低至20元/千克左右，到2030年實(shí)現(xiàn)9元/千克以下。

另外在儲運(yùn)方面，考慮到氫氣運(yùn)輸在安全方面的特殊性，氫氣儲存和運(yùn)輸成本居高不下，每立方米約為9元，遠(yuǎn)超過制氫成本。但從技術(shù)層面，大幅降低氫氣儲存和運(yùn)輸成本還是有望可期的。現(xiàn)階段，我國仍普遍采用35兆帕壓力標(biāo)準(zhǔn)儲運(yùn)氫氣，而日本、美國已達(dá)到70兆帕壓力標(biāo)準(zhǔn)。要提升儲運(yùn)能力，“下一步還需從技術(shù)層面入手，運(yùn)量上去了，折算下來的成本也就相應(yīng)下降。”有專家表示。

儲氫罐作為燃料電池動力系統(tǒng)的重要組件，是發(fā)展高效、安全、低成本燃料電池汽車的關(guān)鍵。我國目前僅有少數(shù)企業(yè)具備批量生產(chǎn)35兆帕Ⅲ型儲氫氣瓶的能力，70兆帕Ⅲ型瓶和下一代Ⅳ型瓶(塑料內(nèi)膽)尚處于研發(fā)中，而國外已普遍使用70兆帕Ⅳ型瓶。從存儲設(shè)備來說，目前日本、美國普遍采用Ⅳ型瓶裝載氫氣。Ⅳ型儲氫瓶具有重量輕、循環(huán)壽命長、成本低等優(yōu)點(diǎn)。我國在氫能的存儲和運(yùn)輸方面研究的重視程度上還有待提高，存儲和運(yùn)輸恰恰是制約燃料電池汽車發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。推動燃料電池汽車的發(fā)展，保障燃料電池汽車所需的氫能供給，需要加強(qiáng)頂層設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，完善氫能技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化及示范應(yīng)用等支持政策措施，從而形成有力的支持政策體系。

燃料電池成本知多少？

從產(chǎn)品來看，氫燃料電池汽車的成本要遠(yuǎn)高于純電動汽車。目前國內(nèi)一輛氫燃料客車的價格在300萬元以上，燃料電池成本約占整車成本的60%。

而燃料電池的核心系統(tǒng)是電堆，其成本能占到整個燃料電池的60%左右。從電堆的成本構(gòu)成來看，尤以鉑系催化劑和質(zhì)子交換膜為主。根據(jù)目前的市場現(xiàn)狀，一平方厘米的nafion膜(杜邦公司質(zhì)子交換膜型號)需要幾元甚至近十元人民幣，而每一輛車用燃料電池對質(zhì)子交換膜的需求都是平方米級別的，這就意味著一個燃料電池電堆中，包含有幾萬甚至十幾萬的成本完全是歸于質(zhì)子交換膜的。燃料電池堆(主要包括雙極板、質(zhì)子交換膜、催化劑)目前基本依賴進(jìn)口。特別是質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵核心材料技術(shù)上落后于美國、德國和日本，最優(yōu)質(zhì)的質(zhì)子交換膜被美國杜邦公司長期壟斷。因此，依靠國產(chǎn)化技術(shù)探索，開發(fā)新型制備工藝是目前降低質(zhì)子交換膜成本的必由之路。

從現(xiàn)有的技術(shù)與市場出發(fā)，專家認(rèn)為，未來燃料電池成本的降低可以從三個方面入手：一是優(yōu)化材料和創(chuàng)新制造工藝，二是利用規(guī)模化效應(yīng)降低量產(chǎn)成本，三是建立標(biāo)準(zhǔn)化平臺化的體系。

原材料價格昂貴或工藝不完善的部件，例如催化劑、質(zhì)子交換膜、雙極板等可以通過優(yōu)化制造材料改進(jìn)制備工藝的方式降低成本，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)較完善的部件可通過建立標(biāo)準(zhǔn)化平臺化的產(chǎn)品體系并利用規(guī)模化生產(chǎn)的效應(yīng)有效建立成本優(yōu)勢。

比如，作為催化劑的鉑價格大約在250元/克，高昂的鉑成本是燃料電池汽車降本的關(guān)鍵，低鉑用量是趨勢。催化劑主要來源于日本、德國等的公司，如日本的田中貴金屬等公司。雙極板用于分隔氫氣與氧氣并收集電流，通常使用的材料是無孔石墨板或碳板，加工費(fèi)用高，石墨板材機(jī)械加工的費(fèi)用占據(jù)了雙極板的絕大部分，限制了雙極板規(guī)模化生產(chǎn)。發(fā)展趨勢是開發(fā)石墨-樹脂復(fù)合材料與金屬基材料，其中金屬基材料最被看好，但同時也面臨著材料腐蝕與毒化的問題。

我國是世界最大的石墨儲量國和出口國，開發(fā)潛力巨大，未來的研究可以嘗試優(yōu)化石墨的加工方式，充分利用資源優(yōu)勢，有利于未來產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。

除了以上燃料電池發(fā)動機(jī)關(guān)鍵部件的成本外，其他的材料成本會隨著規(guī)模化的發(fā)展，大幅下降。據(jù)了解，國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)已推出新一代質(zhì)子交換膜，其擁有更低的成本及更高的質(zhì)子傳導(dǎo)率，傳導(dǎo)率達(dá)到美國杜邦公司型號Nafion 117質(zhì)子交換膜的1.78倍。在成本方面，相比目前市場主流產(chǎn)品價格能降低10倍左右。

加氫站成本知多少？

加氫站是氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)，因?yàn)橥顿Y巨大，在一定程度上制約了這個產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化開展。據(jù)中國工業(yè)報記者了解，目前我國運(yùn)營的加氫站有16座，其中固定站8座，撬裝站8座，在建的加氫站有33座，距離2020年目標(biāo)建成100座還相差較大，與歐美日等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已經(jīng)有約300座商業(yè)化運(yùn)營的加氫站相差較遠(yuǎn)。業(yè)內(nèi)人士將加氫站與氫燃料汽車的關(guān)系比作雞和蛋的關(guān)系。沒有足夠的加氫站，氫燃料汽車的推廣應(yīng)用必然受限;沒有一定數(shù)量的汽車推廣，加氫站也難有市場。

目前加氫站建設(shè)投資較大。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員、全國燃料電池與液流電池標(biāo)準(zhǔn)委員會主任委員衣寶廉曾表示，不算土地，一座日加能力在200公斤的加氫站的建設(shè)成本至少在1500萬元左右，遠(yuǎn)高于加油站和充電站，這對不少企業(yè)形成了較高門檻。加氫站的建設(shè)需要國家整體規(guī)劃布局和在政策上的大力支持。

另外，加氫站的審批管理不明確。“企業(yè)建加氫站在審批過程中涉及安監(jiān)、住建、工商等多部門，但究竟由誰牽頭主管，國家尚無明確規(guī)定。”北京低碳清潔能源研究所新能源中心助理主任、氫能研發(fā)部門經(jīng)理何廣利，在日前舉辦的2019中國電動汽車百人會論壇期間接受記者采訪時表示，目前佛山，如皋等一些地方政府非常支持行業(yè)發(fā)展，與全國氫能標(biāo)委會合作，制定了自己的審批流程，有借鑒意義，他建議盡快明確全國性的相關(guān)項目審批主管部門和流程。

據(jù)中國工業(yè)報記者了解，中石化、中石油等油氣企業(yè)近來正密集考察與嘗試摸索中，目前在加氫站建設(shè)方面已做出總體部署和安排，充分利用已有加油站網(wǎng)絡(luò)積極推進(jìn)加氫站建設(shè)。中石化北京分公司總經(jīng)理兼黨委副書記佟德建表示，完善的油站網(wǎng)絡(luò)可有效緩解加氫站用地及審批壓力，豐富的安全生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)有助于加氫站安全運(yùn)營，充足的石化資源和熟練的制氫技術(shù)可有效支持氫能生產(chǎn)與供應(yīng)。目前中石化氫氣年產(chǎn)量達(dá)200萬～300萬噸，未來氫氣成本可低至20元～30元/噸。另外，從國內(nèi)加氫站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以及安全生產(chǎn)等多種因素考慮，中石化、中石油的操作都要相對容易的多。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，50萬輛的規(guī)模是氫燃料電池汽車及基礎(chǔ)設(shè)施投資的盈虧平衡點(diǎn)。隨著關(guān)鍵材料和關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化和規(guī)模化，2030年，整車成本將大幅降低。到那個時候，整個氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)就會迅速發(fā)展，燃料電池汽車將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的推廣應(yīng)用。

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