汽車產業變革時代已至，各種力量奮勇搏殺，希望在新時代搶占一席之地。2019第十一屆中國汽車藍皮書論壇將主題定為“勇氣”，意在直面全球汽車產業的核心問題，同時也點明了參與者戰斗下去的必要態度，5月10-11日，網易汽車直擊藍皮書論壇，探尋希望，見證“勇氣”。

章俊良：發展燃料電池車的核心問題是降低成本

會上，上海交大燃料電池研究所所長章俊良做了“車用燃料電池技術發展的機遇與挑戰”的主題演講。

核心觀點：

1、新能源汽車作為國家戰略，不僅僅是解決燃油能源和環境的問題，更關乎中國在這一輪的能源動力革命上是不是能占領制高點。

2、一定里程范圍內鋰電池車可能更有優勢，但是超過一定里程的話，應該是燃料電池車的天下。

3、大概2030年左右，燃料電池的成本可以達到內燃機的水平，基本上可以接上燃油車停產的時間表。

4、燃料電池車想要實現大規模產業化需要四個基本條件：一是壽命大于5000小時；二是成本售價跟鋰電池車或者是燃油車接近；三是基礎設施，要有廉價的氫氣供給；四是如果加上補貼，整個產業鏈需要盈利。

章俊良：發展燃料電池車的核心問題是降低成本

在清潔能源的大趨勢下，新能源汽車作為一項重要的國家戰略，不僅僅是解決燃油能源和環境的問題，更關乎中國在這一輪的能源動力革命上是不是能占領制高點，為此，越來越多的車企開始向新能源汽車領域轉型。

然而，伴隨著新能源純電動汽車補貼政策的退坡，燃料電池車逐漸成為車企新寵，在近兩年內形成了一股不可忽視的浪潮。

“對于新能源汽車到底是選擇燃料電池車還是鋰電池車，業界基本上達成了一個共識，那就是一定里程范圍內鋰電池車可能更有優勢，但是超過一定里程的話，應該是燃料電池車的天下，為什么？這是因為這兩種方案的材料特征、科學原理都是有各自的瓶頸?！?/p>

章俊良：發展燃料電池車的核心問題是降低成本

據章俊良介紹，從產品本身來說，當時速達到130公里的時候，燃料電池車和鋰電池車的設備體積是差不多的，再往后走，從成本來講，鋰電池車的成本指數是在增加，而燃料電池因為只增加氫罐的數量和體積，所以價格增長是非常平緩的。

就成本而言，伴隨著過去十年的發展，燃料電池的成本已經下降一半多，這也是為什么目前大家都已經看到，越來越多的燃料電池汽車開始出現。

“燃料電池的成本，主要的瓶頸是其中的貴金屬用量，我們大家都知道燃料電池里面用貴金屬鉑，目前大概是0.3克/千瓦到0.2克/千瓦，從原來的1克/千瓦，到現在的0.3克/千瓦，過去15年左右鉑載量已經下降了70%到80%了，如果能下降到0.1克/千瓦，就可以全面普及燃料電池車的應用。從各個機構預測的情況來看，大概2030年左右，燃料電池的成本可以達到內燃機的水平，基本上可以接上燃油車停產的時間表?！?/p>

當然，從目前國內發展的現狀來看，還有一些問題亟待解決。

章俊良：發展燃料電池車的核心問題是降低成本

“我們現在投資過多的集中于技術集成，對產業鏈的上游不夠關注，尤其是低水平的重復投資比較多，希望引起我們業界和媒體界的關注?！?/p>

按照目前的發展趨勢來看，燃料電池車最終要走向產業化，如果上游的東西解決不好，是沒辦法大規模產業化的，無非就是拿一些國家補貼，所以說對于國家來講，尤其值得大家警惕。

“權威人士認為，要大規模產業化需要四個基本條件，第一是壽命大于5000小時；第二是成本售價，如果不計補貼，可以跟鋰電池車或者是燃油車接近；第三是基礎設施，要有廉價的氫氣供給；第四，如果加上補貼，整個產業鏈需要盈利，這樣才能做得下去?！?/p>

在章俊良看來，車用燃料電池想要實現大規模產業化，就必須要政府加強燃料電池技術的投入、引導和規范，對研發、應該加大經費投入，降低燃料電池成本，提高它的壽命?！叭绻凑绽硐牖臓顟B來看，可能會在2020-2025年之間能達到全面產業化的水平?！?/p>

以下為演講實錄：

各位領導，各位專家，大家下午好！我來自上海交通大學燃料電池研究所，非常感謝“2019第11屆中國汽車藍皮書論壇”的邀請，有機會跟大家做一個匯報和交流。

我匯報的題目是“車用燃料電池技術發展的機遇與挑戰”。這里面會有以下幾個部分，首先是燃料電池簡介。

燃料電池其實是跟內燃機一樣的方式來工作，把氫氣輸入到燃料電池里面去，吸入空氣中的氧氣，發生化學反應，生成水發電，一部分余熱放出來。

它的特點是，效率高、綠色、無污染，被認為是我們汽車能源的終極方案，直接可以將氫氣化學能轉化為電能，效率可以占60%以上，無排放污染，排出來的是純水。

它的關鍵材料，包括膜電極、碳紙、催化劑、雙極板等。把燃料電池的原理放到電堆里面看，除了剛才提到的膜電極、催化劑、碳紙，還包括密封材料、端板、輔助結構，形成電堆，電堆就是功能部件了。

章俊良：發展燃料電池車的核心問題是降低成本

這是在系統里面的組成部件，為什么說跟內燃機工作方式是類似的，它除了有電堆之外，還會有空氣單元，就是空壓機，還有氫氣單元，就是我們的供氫系統，相當于汽車里面的燃油系統，甚至還有氮氣單元，還有散熱循環水單元，我們燃油車里面，內燃機里面也有散熱的保護，還有監控控制單元，當然這些都是以電堆為中心來組織它的運行機理。

系統放到車里面去，還要有電池來協助，共同來推動汽車的運動，包括DC/DC的控制，最終是到電動機上，驅動輪轂電機。

目前，燃料電池已經作為汽車動力運用于我們的乘用車和商用車里面了。燃料電池用氫氣、氧氣，工作方式跟內燃機非常相近，只要有燃料供應就可以發電的。

下面是燃料電池的國際趨勢和國內外的背景。從背景來講，化學能源是一次能源枯竭的時候，可再生能源的替代，使用燃料電池是比較理想的替代。

2040年，主要產油國都只能保證本國消耗，2080年，全世界的石油可能就用光了，到時候用什么動力是值得我們思考的。

還有一個就是排放污染的問題，迫于環境壓力，不管是美國、歐洲、中國，在越來越嚴苛的排放法規，現在歐洲法規已經出來了，只有新能源技術才能從根本上解決這些排放問題，這也是取得了能源動力界的共識。

到2050年，全球二氧化碳排放水平要跟2005年一半水平差不多，我們國家也做過承諾，這里面燃料電池汽車，包括純電汽車將是未來汽車動力的主流。

2017年，工信部辛國斌副部長就提到了禁售燃油車，當時因為各個國家紛紛提出來了燃油車慢慢要禁售，甚至印度也說要禁售燃油車，當時辛部長也說我們中國也要開始研究制定傳統燃油車停產停售的時間表，已經成為國內外的一個大的趨勢。

章俊良：發展燃料電池車的核心問題是降低成本

從車廠來看，其實每個主流汽車廠，包括歐洲的、日本的、美國的一些車廠，都已經開始紛紛講要陸續停產燃油車，據我所知，至少很多車廠都已經停掉了燃油車的研發，研發都在電動車和燃料電池汽車上，當然燃油車還在生產。

新能源汽車，作為我們國家戰略，其實不僅僅是解決燃油能源和環境的問題，其實關乎中國在這一輪的能源動力革命上是不是能占領制高點，對于我們國家的長期經濟會有深遠的影響。

如果大家了解一下能源動力的歷史，可能會發現，其實每一代能源革命的成果至少管一百年以上。從第一代蒸汽輪機到發展到內燃機再到電動化，其實現在還是內燃機為主的，都是一百多年的歷史。

現在我們機會來了，我們失去了第一代，也失去了第二代，電動化時代是不是中國走到全世界最前面去，可能我們在座的都要貢獻自己的力量。

這幾年，大家談了很多鋰離子電池電動化，燃料電池跟鋰離子電池有什么區別呢？其實在發電上它都是用電化學能源來發電，就是說把化學能轉為電能，或者把電能轉為化學能，來回的互換。

對于燃料來講，儲存在儲氫罐里，加注非常快，增加里程不會增加發動機的體積，動力電池可能是恰恰相反，它能量全部儲存在電池里面，會產生一系列不一樣的地方。

對于新能源汽車到底是選擇燃料電池汽車還是鋰電池汽車，業界基本上也有一個共識，就是一定里程范圍內可能鋰電池更有優勢，超過一定里程應該是燃料電池的天下，為什么？這是因為這兩種方案的材料特征、科學原理都是有各自的瓶頸。

當然，具體說跑多少公里就是燃料電池，要根據技術發展水平、根據各個國家的政策、根據能源政策，以前是有一個130公里的分割線，當時通用汽車論證的。

我曾經在通用汽車工作很多年，通用汽車認為行駛里程在130公里以下，可能是動力電池的天下，但是130公里到200公里左右可能是共存的，大于200公里就是燃料電池比較好的區間。

章俊良：發展燃料電池車的核心問題是降低成本

達到130公里的時候，其實兩個方案的設備體積是差不多的，再往后走，從成本來講，鋰電池的成本是指數在增加，但燃料電池因為只增加氫罐的數量和體積，所以價格增長是非常平緩的。

從加氫站和充電樁角度來看，如果說你要大規模的加氫站和充電樁，尤其所謂的快充充電樁，其實長遠角度來講加氫站會比充電樁還便宜。

如果大規模布置的話，比如我一定要在10分鐘、20分鐘之內充完電，充電樁不是簡單的事，加氫站也是要非常大的投入才能做到，但是至少是可比的。

加氫站我們國內也有了，全世界都已經有了，當然我們國內發展比較緩慢，因為受限于法規，但是我想可以從“兩會”《政府工作報告》里就發現了，下一個“十四五”可能要大力推廣加氫站的建設，已經作為國家政策在推動。

就成本而言，其實在過去十年燃料電池的成本已經下降一半多，這是為什么目前大家都已經看到，燃料電池汽車可能馬上要起來的樣子。

其實燃料電池的成本再下降38%，就接近了目標成本，可以跟內燃機的成本相當，當然是指批量化的，不是指小規模的1000輛、1萬輛，而是指50萬輛以上的價格。

從各個機構預測，大概2030年左右價格可以達到內燃機的水平，基本上可以接上燃油車停產的時間表。

簡單講一下國際燃料電池的研發動態，不管是日本的車廠（如豐田、本田），還是美國通用、德國車廠，都已經生產出自己的燃料電池汽車，它的動力性和各方面的表現，都跟我們燃油車相當，可以看得出來，它的技術問題基本上解決了。

關于它的壽命，據聯合技術公司（UTC）2018年公布的商用車燃料電池壽命已經達到18000小時，現在最先進的技術，壽命已經超過27000小時了，對于乘用車，大部分公司來講都是5000小時以上了。

據我去年知道的數據，豐田的燃料電池車跑了3000小時，車里邊的燃料電池一點變化都沒有，非常健康，一點衰減都沒有，所以壽命是燃料電池的長處。

燃料電池的成本，主要的瓶頸是其中的貴金屬用量，我們大家都知道燃料電池里面用貴金屬鉑，目前大概是0.3克/千瓦到0.2克/千瓦，從原來的1克/千瓦，到現在的0.3克/千瓦，過去15年左右鉑載量已經下降了70%到80%了，如果能下降到0.1克/千瓦，就可以全面普及燃料電池車的應用。

對于國際上的燃料電池產業生態，不管是日本也好、美國也好，還有歐洲，它們其實都已經有非常成熟的產業鏈，包括從原材料、催化劑到膜電極，還有碳紙、電堆以及系統，非常完善的產業鏈都已經出來了。

我們中國，產業鏈后面會好一些，但前面其實是殘缺不全的。國內的發展現狀，可以看一下我們國內現在是什么情況，大家都知道國外是5000小時，UTC的燃料電池現在是27000小時了，國內現在大概是3000小時左右，當然還在提高。

5000小時是一個大規模產業化的門檻，按5000小時測算，燃料電池可以在車上用10年。還有就是我們的成本，其實我們現在主要的原材料還是依賴于進口，成本上不占優勢，這也是一個基本的結論。

還有就是我們現在投資過多的集中于技術集成，對產業鏈的上游不夠關注，尤其是低水平的重復投資比較多，我希望引起我們業界和媒體界的關注。

就是說，燃料電池最終要走向產業化，上游的東西不解決好，它是沒法大規模產業化的，無非就是拿一些國家補貼，所以說這個對我們國內來講，尤其值得大家警惕。

我們國家“十三五”期間就已經發布了燃料電池發展路線圖，當時“三縱三橫”里面包含燃料電池，燃料電池從技術路線、發展重點都已經是非常成熟的路線圖了，現在一步一步地展開實施。

從我所在上海市的角度來講，也是有遠期的、中期的、近期的規劃，包括創建產業園區、重大專項、產業基金都非?；钴S，因為上海是燃料電池這塊人才、技術比較集中的地方。

另外，衣寶廉院士，也是我們燃料電池界的權威人士，他認為要大規模產業化有四個基本條件，第一是壽命大于5000小時；第二是成本售價，如果不計補貼，可以跟鋰電池車或者是燃油車接近；第三是基礎設施，要有廉價的氫氣供給；第四，如果加上補貼，整個產業鏈需要盈利，這樣才能做得下去。

當前國內車用燃料電池尚未達到大規模產業化的程度，但是可以產業化，只是不能做幾百萬輛，那是不現實的。

我有一些自己的想法，不一定成熟，我認為車用燃料電池大規模產業化，需要政府加強燃料電池技術的投入、引導和規范，對研發、應該加大經費投入，降低燃料電池成本，提高它的壽命。

比如我們的燃料電池壽命現在3000小時，國際上是5000小時，做一個示范應用工程是可以的，要大規模產業化還是有點問題的。

基礎設施上要加大加氫站的建設力度，政策要給予各類優惠和刺激，引導規范就是，對各個環節的產業鏈都需要布局，而不只是集中于后端。尤其是幾個非常關鍵的問題，對于核心技術，一個就是低鉑載量、非貴金屬催化劑的研發，還有跟它匹配的膜電極的研發，長壽命極板涂層技術，還有空壓機，要求非常高，一分鐘要到15萬轉。

現在我們國內也在成立各種專業化的公司，購進成熟的產業鏈，夯實產業基礎，這也是我們可以看到的一些進步。

低成本燃料電池的困境，不管是我們國內還是國際都有這么一個問題，什么問題呢？其實就是成本，它的性能包括低溫啟動、壽命都已經達到了產業化的要求，至少是成熟的水平。

而成本，至少還比門檻高1倍，如果是大規模產業化的話，成本里面再分析，其實就是催化劑的成本，我們現在催化劑是不足以支撐大規模產業化的。

是不是就沒有出路呢？這是它的一個路線圖，這是我自己總結出來的，從2000年到2015年，當時是1.1克/千瓦，現在是0.2克/千瓦，降低了80%左右。

如果按照這個路線圖下去，可能2020-2025年之間能達到全面產業化的水平。這是根據什么來預測的呢？根據路線圖來預測，2000年到2008年的時候，用的其實是鉑碳催化劑，2015年鉑已經成熟了。第三代催化劑是什么？如果第三代催化劑沒有、第三代膜電極沒有，是走不下去的。

這里面技術細節我稍微講一下，利用超低鉑催化劑作為膜電極材料的時候會出現問題，研發的結論，我們作為論文發表了，有興趣的可以找文獻看一看。

當鉑載量下降到0.05克/千瓦，最終產業化水平下降到0.1克/千瓦的時候，膜電極里面氧氣傳遞質子的阻力達到77%，以前高鉑狀態下是可以忽略不計的，但是如果這種性能的下降解決不了，那么鉑載量下降就沒有意義了。這既是一個經濟問題，也是一個技術問題，最終是科學問題。

對于那個問題到底怎么解決？當然我們做了大量的研發工作，現在我簡單講一些它的概念和結論，什么概念呢？對于鉑來講，剛才講鉑的用量是不夠的，它的問題是什么？

我們用的都是顆粒，就是整個顆粒來做催化，如果能把它做成原子單層的或者核殼結構的，原來的催化劑只有表面的鉑能用得上，因為是催化反應，如果把這個鉑全部鋪到其他金屬的表面，做成雞蛋殼這種樣子，雞蛋殼的厚度是一個原子的厚度，所有的鉑就都用上了，這樣的話那個鉑的用量足夠了，因為鉑載量可以下降到原來的1/4-1/5，還可以減弱傳質子阻力，因為最大的問題就是鉑載量表面下降。這是我們做的結果，具體的結論不講了。

我們做出來的催化劑包括膜電極也得到一些應用，目前從我們課題組出去的博士后也開了公司，叫唐鋒能源，做膜電極的，目前第一代、第二代都已經批量了，第三代是在試制批量過程中，但是第一代、第二代已經成熟了，我們也在給主機廠批量供應，我們做的電堆30千瓦也做好了，下一步做60千瓦到100千瓦的電堆。總體來講，燃料電池的技術水平進步還是比較快的。

總結一下，我們國內外燃料電池汽車產業正在逐步成熟，與發達國家相比，我們國家的燃料電池核心材料、部件水平、整體壽命還有一定的差距，低成本燃料電池發展主要受制于低鉑、超低鉑的催化劑和膜電極，就是第二代、第三代的催化劑、膜電極，基礎問題和科學問題都需要解決。

第二代膜電極，也就是國外用的主流膜電極，我們國內主要的車廠可能就上汽在用，用的就是我們的，其他的車廠還沒有用第二代的，這是我們國家的短板。

第二代膜電極是走不到終點的，一定要第三代出來。第三代是關鍵，我們上海交大燃料電池研究所對膜電極的研究走在全世界的前面，也有可能第三代從我們研究所直接出來了，那個時候確實可以引導燃料電池全面產業化。

感謝科技部和基金委、上海市科委、上汽集團的經費支持，還有我們團隊的老師、博士后，尤其感謝我們“中國汽車藍皮書論壇”的主辦方。