鉅大LARGE | 點擊量：708次 | 2019年05月11日
氫燃料電池能否顛覆鋰電池
3月28日，國家總理李克強在博鰲亞洲論壇2019年會表示：中國正在積極實施創新驅動發展戰略，加快氫能源等新興產業，并為科技成果轉化提供更好的市場環境。近日2019年新能源汽車補貼政策發布，鋰電池補貼標準平均退坡50%，但燃料電池汽車補貼政策另行公布。
我國從2018年開始重點推動燃料電池行業的發展，特別是2019年政府工作報告寫入了推動加氫站等設施建設的內容。國家政策傾斜如此明顯，我們不禁要思考：作為后起之秀的氫燃料電池又具備哪些競爭優勢？未來，鋰電池和氫燃料電池兩者誰將是未來的“霸主”？
和純電動乘用車相比，國家對氫燃料電池的補貼力度相對較大，且不實行補貼退坡。從我國補貼政策可以看出，我國推動氫燃料電池汽車發展的跡象明顯。
氫燃料電池與鋰電池項目對比
若從兩者的技術、成本角度評估，鋰電池占據絕對優勢。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
技術角度
鋰電池生產技術成熟、產業鏈完善、可以批量化生產且生產成本低，正處于規模效應擴大階段。而氫燃料電池制造難度較大，對于質子交換膜、關鍵材料催化劑、雙極板等技術要求高，這些關鍵技術主要掌握在美國、歐洲、日本手中。
從時間上來看，氫燃料電池只需要3—20分鐘；而鋰電池充電時間相對較長，大概需要30分鐘—3個小時。
從續航里程來看，氫燃料電池輕易可達600km以上，且提升空間大。而鋰電池的續航里程為400km左右，續航里程易受環境溫度制約，且會出現鋰電池老化現象。
從質量能量密度上來看，鋰電池能量密度為90到140Wh/kg，三元鋰電池理論能量密度是300到350Wh/kg。氫燃料電池作為一種發電裝置，能量密度遠高于鋰離子電池，目前能達到600Wh/kg，理論上限是1到2萬Wh/kg，提升空間巨大。
成本角度
目前國內氫燃料電池制造產業鏈基本處于空白狀態，難以實現批量化生產，從而增加成本；除此之外，建設一座加氫能力大于200公斤的加氫站成本在1000多萬元以上，雖然國家出臺了對“符合國家技術標準且日加氫能力不少于200公斤的新建燃料電池車加氫站，每站獎勵400萬元”的扶持政策，但高昂的建設成本還是讓人望而卻步。
此外，兩者也都存在一定的安全問題。鋰電池存在過充過放的問題，碰撞時電解液泄露容易起火；氫燃料電池儲氫罐需要密封，加氫時氫氣泄露容易引起燃燒，碰撞時容易氫氣泄露。
雖然我國氫能產業發展起步晚，但我國高度重視氫燃料電池汽車的發展，在《中國制造2025》明確提出了燃料電池汽車及其關鍵部件的技術路線圖，對燃料電池關鍵材料的研發提出了技術目標；隨后2016年11月29日，國務院印發《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》，提出燃料電池汽車要“產業化”，到2020年要實現燃料電池車批量生產和規模化示范應用。目前，國內已形成整車、燃料電池電堆和系統的技術體系，具備小規模產業化條件。2018年，我國氫燃料電池汽車累計生產1619輛，加氫站已建成12座，在建20座。國家將持續加大對燃料電池研發和產業化的支持力度，開展關鍵材料催化劑、質子交換膜、雙極板等關鍵技術的研發工作，提高電堆產品的性能和壽命，降低成本。
目前鋰電池和燃料電池是有望替代石油車的主流技術，兩者各有優勢，均有巨大的進步空間。若鋰電池能提升其能量密度，優化循環使用壽命，會更具競爭力；氫燃料電池的核心技術、車輛和加氫站建設的巨大成本、安全等問題依然是產業發展的巨大瓶頸。從環保性和可持續發展的角度看，氫燃料電池比鋰電池更有發展前景，但從短期的經濟效益來看，發展鋰電池比氫燃料電池更具市場競爭力。
一、氫燃料電池產業發展現狀
1.基礎設施建設
工信部2016年制定的《節能與新能源汽車技術路線圖》，規劃到2020年實現5000輛規模在特定地區公共服務用車領域的示范應用，建成100座加氫站；2025年實現5萬輛規模的應用，建成300座加氫站；2030年實現百萬輛氫燃料電池汽車的商業化應用，建成1000座加氫站。
在政府政策的支持下，我國氫燃料電池汽車將迎來快速增長時期。我國現已建成加氫站12座，在建20座，主要集中在“京津冀”地區、“長三角”地區、“珠三角”地區。
2.車企重點發展氫燃料電池客車及專用車
截止2018年，共計77款燃料電池車（篩除重復車型）入選工信部發布的13批《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》，同比增加165%。
從產量上看，2018年我國氫燃料電池汽車產量累計生產1619輛，同比增長27%。其中，2018年1-11月產量增加平緩，12月生產數據達到1153輛，增量明顯，12月份生產的專用車多達876輛，預計這些車輛將在2019年銷售。國產的氫燃料電池主要以客車和專用車為主，其中客車710輛，專用車909輛。
據中國汽車工業協會數據統計，2019年1月，純電動汽車配套的動力電池裝機量約4.63GWh，同比增長335.05%；插電式混合動力汽車配套的動力電池裝機量約0.34GWh，同比增長64.2%；燃料電池汽車配套的動力電池裝機量約0.01GWh，同比增長9464.06%。
從生產量和使用量上，我國氫燃料電池汽車都在增長，可見，我國氫燃料電池產業正在發展壯大。目前，氫燃料汽車的規模化發展雖然存在瓶頸，但國內氫燃料電池企業和部分鋰電企業積極布局，主要以企業氫燃料電池客車和專用車為主。
二、鋰電企業提升電池能量密度并積極開發氫燃料電池
據中國汽車工業協會統計，2018年國內新能源汽車產銷量分別完成了127萬輛和125.6萬輛，同比分別增長了59.9%和61.7%，其中純電動汽車產銷分別完成98.6萬輛和98.4萬輛，同比分別增長47.9%和50.8%。
目前，我國純電動汽車產業基礎好，產業鏈完善，已形成了結構完整的動力電池產業體系。鋰電企業除迅速破解各大技術門檻，提升鋰電池能量密度外，部分企業也在積極布局氫燃料電池的發展規劃，試圖搶占先機。
比亞迪生產的純電動汽車占據國內和國際相當大的市場分額，據比亞迪2018半年度報告顯示，公司營收541.51億元，同比增長20.23%，其中新能源汽車業務增長為整體營收做出了巨大貢獻。2018年5月比亞迪宣布與美國混合動力公司合作研發氫燃料電池客車，推翻了此前堅決研發鋰電池的決定。短短兩年時間，比亞迪就轉變發展思路，將燃料電池的研發提上日程，可見，大型的鋰電企業也面臨發展方向的巨大選擇。
三、氫燃料電池能否顛覆鋰電池？
關于氫燃料電池是否能顛覆鋰電池的問題，小編收到了許多業內專家、行業分析師、熱心網友的不同觀點，也為大家整理了車圈大佬的看法。
技術派
觀點1：氫燃料電池代表的不只是新能源汽車，更是有效的長時間儲能的問題，而且市場是需要技術來培養的。目前來說，無論是鋰電還是燃電都不能完全取代燃油車的地位，但是能源形式的變化浪潮我們需要與時俱進，單純的從市場或者技術本身判斷其可行性都是片面的。（行業分析師王熙大）
觀點2：個人覺得，氫燃料完全無法取代儲能電池技術。很多人在討論氫燃料電池技術的發展，但是卻忽略了這種技術是否為市場所接受。就像當年愛迪生堅持直流發電和傳輸，技術不會差，但是最后敗給了特斯拉的交流電技術。
觀點3：關鍵問題是還沒有獲得技術突破，催化劑成本沒下來，和鋰電池對比成本明顯高。日本搞了很長時間，他們進行大規模商用了？特斯拉為什么搞幾千個松下18650裝車上，不用燃料電池？如獲得突破有大規模商用推廣可能性，這些器件或者配套設備都不是問題。
觀點4：從技術角度來說，三元、固態，理論上能量密度和可持續性比較低，未來發展燃料電池的能量密度是可以跟傳統燃油車相比的，但由于燃料電池發展投資高，產業鏈也很長，所以必須從國家頂層設計、能源角度、戰略角度和安全角度考慮。
觀點5：氫燃料電池主要的成分是氫，在使用壽命結束后，并不會對環境造成污染。鋰離子電池因含有重金屬鎳、鈷、砷等有毒污染物，所以必須要進行回收處理。此外，氫燃料電池在衰減、能效轉化、易維修程度等多方面有著顯著優勢。
安全派
觀點1：自從總理從日本回來，感覺風向就變了，想想未來馬路上跑的都是無污染的清潔汽車，確實有點期待和興奮。只是安全問題還是不容小覷啊！
觀點2：燃料電池由于原料氫氣易燃易爆，市場普遍擔心其安全性問題。但業內專家表示，從氫氣的特性、儲運過程、燃料電池車輛的安全設計、事故和極端情況下的車輛安全、加氫設施的安全規范5個角度全面分析了氫氣的使用安全問題，結論是：氫氣安全性并不差，足以媲美傳統燃料和鋰電。而且現在車用儲氫裝置都采用碳纖維材料，在80km/h速度多角度碰撞測試中都可以做到毫發無損。
觀點3：加氫站大規模儲存的不是氫，是甲醇，安全性并沒大問題。
支持派
觀點1：從國家的扶持力度就可以看出未來的發展趨勢，氫燃料電池從耐用性和環保方面必將取代鋰電池，在未來的幾年內必然是電動車市場蓬勃發展的時期。
觀點2：氫燃料作為一種零排放、無污染的新能源，是國家實現節能減排和促進汽車產業發展的必然選擇。建議由國家層面統籌規劃，將氫能從國家發展重點方向升級為國家發展戰略的層面，做好頂層設計，促進氫能產業健康發展。（全國人大代表、奇瑞汽車股份有限公司董事長尹同躍）
觀點3：我國急需加強氫能源基礎設施尤其是加氫站的建設發展，理順整個氫燃料電池汽車產業生態鏈，以此推動我國氫燃料電池汽車產業健康、快速發展。（全國人大代表、長城汽車副董事長、總裁王鳳英）
分析派
觀點1：燃料電池汽車的優勢顯而易見，但高壓儲氫是其推廣的瓶頸，不宜盲從，需合理布局。燃料電池汽車只是氫能產業的一部分，還有很多其他事情可以做，需要做。（海外華人科技組織聯合會專家顧問委員會材料科學委員會專家李海文）
觀點2：氫能產業的發展是一個系統工程，單純靠市場和企業無法完成，要充分發揮體制優勢，因此國家頂層設計尤為重要。可參考國際有效的氫能項目管理機制，從材料到運輸、加氫到運行的全生命周期，進行清晰、規范、系統化的頂層設計。
觀點3：燃料電池從根本上來說其實并不適合用于汽車，這里有各方面的原因，比如說氫氣罐的存放、加速性能等。更適合儲能，特別是國內棄風棄光以后的負電價。（海外華人科技組織聯合會專家顧問委員會材料科學委員會專家施遠）
觀點4：氫能產業未來要重點解決以下問題：一是產業化、商業化進度較慢，一些關鍵技術與國外還存在差距，產業鏈較為薄弱、工程化的能力還須提升；二是在基礎設施方面，制氫、供氫、加氫的系統先進性有待提升，制氫成本亟待降低；三是要加強企業主體作用、提升技術標準和檢測體系，同時加強國際合面。
觀點5：氫燃料電池的未來也與基礎設施建設息息相關，不能只看一端。國家政策傾斜是好事，說明有引導。但未來能否發展其重點依然是產業上的發展方向。沒有配套建設，沒有產業發展，一切都是空話。（行業分析師何歡）
觀點6：目前氫燃料在車用產品上，市場尚未形成規模，主要依賴國家補貼的推動。對我國而言，氫能的主要來源應是可再生能源，同時可再生能源也需要氫能進行儲能，二者相互需要，只有這樣，氫能才真正具有戰略意義。最終的集中儲能應是氫能，氫氣也可直接進入輸送管道，這是集中式、大規模、長時間可再生能源儲存的最佳方式。
總結
我國在氫燃料電池的發展上有一定的優勢：（1）我們有豐富廉價的氫能資源，非常適合于引領全球。（2）國家政策傾斜，補貼力度很大。
但也有一定的不足：（1）產業鏈不完整、不配套。中國的氫能是從小公司開始的，幾乎全是創業企業，從技術部門發動的。現在大企業進來時間還很短，不同于日韓的大公司起步，所以我們產業鏈不完整、不配套，成本降不下來，一個進口的空壓機幾乎相當于先進技術國整個動力系統的成本。（2）關鍵零部件和產品的差距大，動力系統的膜電極、空壓機、氫泵以及儲氫瓶、加氫槍和軟管等加氫站的關鍵部件都是進口，對高壓氫用材料也沒有進行深入研究，安全性隱患巨大。
氫燃料電池要想成為真正的顛覆性技術，還需要降低成本、提升性能，亟待發展的不僅僅是氫燃料電池本身，還需要整個動力系統包括相關零部件的協同合作，這是一條漫漫長路，需要我們不斷努力去攻堅。
來源于：前沿材料
下一篇：動力電池回收仍面臨成本高難題
