2023年3月28日，北京氫能產(chǎn)業(yè)大會(huì)暨京津冀氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇在京順利舉辦。作為京津冀區(qū)域2023年氫能領(lǐng)域的首場盛會(huì)，京津冀氫能高峰論壇以“京津冀協(xié)同發(fā)展、氫能源開啟未來”為主題，由主論壇、三個(gè)專業(yè)分論壇，以及同期舉辦的2023中國國際氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)展覽會(huì)構(gòu)成。

工業(yè)和信息化部、國家能源局、交通運(yùn)輸部、科學(xué)技術(shù)部等部委領(lǐng)導(dǎo)，北京市經(jīng)濟(jì)和信息化局、北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、中關(guān)村科技園區(qū)管理委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)，氫能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)＜?、重點(diǎn)區(qū)域、行業(yè)組織、央企及龍頭企業(yè)代表出席會(huì)議。

清華大學(xué)李建秋教授做了報(bào)告，以下是內(nèi)容摘要：

下面我代表我們團(tuán)隊(duì)做一個(gè)燃料電池商用車發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢的匯報(bào)。

我想從下面三個(gè)方面來進(jìn)行匯報(bào)。首先第一點(diǎn)是車輛運(yùn)載行業(yè)的技術(shù)變革和發(fā)展的趨勢。

我們都知道人類的發(fā)展過程跟出行的方式是密切相關(guān)的，從百萬年前的直立行走，到幾千年前的利用牲畜作為交通工具實(shí)現(xiàn)了人類出行的拓展。100多年前，內(nèi)燃機(jī)的車輛使得我們?nèi)祟愡M(jìn)入汽車時(shí)代，那么10年前左右汽車的新式化的技術(shù)變革加快了我們整個(gè)交通行業(yè)的發(fā)展。

那么實(shí)際上我們在這兒由于車輛行業(yè)的影響是非常重要的，它是我們交通強(qiáng)國的核心建設(shè)組成部分。汽車行業(yè)的技術(shù)變革影響到了千億人次的人民出行的質(zhì)量，上億人的生產(chǎn)生活的供給，數(shù)千萬人的就業(yè)，也是不斷提升了重大民生工程，所以這個(gè)行業(yè)非常重要。

那么當(dāng)然它另外一個(gè)方面也是我們國家能源安全的一個(gè)重要的途徑，就是包括能源的安全和轉(zhuǎn)型，這里大家可以看到，近48%的石油是用道路交通所消耗的，所以針對這樣的情況實(shí)際上整個(gè)行業(yè)的發(fā)展我們現(xiàn)在汽車新式化正在重構(gòu)我們整個(gè)汽車的產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈和創(chuàng)新鏈，大家可以看到從去年到現(xiàn)在就是我們整個(gè)新能源智能汽車的發(fā)展是非?？斓摹．?dāng)然這個(gè)對我們?nèi)瞬排囵B(yǎng)也提出了非常重要的挑戰(zhàn)，在基建汽車的時(shí)代我們主要是以基建為主，但是到了智能電動(dòng)汽車時(shí)代，我們從單一學(xué)科發(fā)展到了多學(xué)科的交叉，你不僅要懂得材料與結(jié)構(gòu)，還要清楚能源與動(dòng)力，更重要的是要疊加電子電器、邏輯代碼、信息與數(shù)據(jù)，所以車輛技術(shù)的呈現(xiàn)是多領(lǐng)域的技術(shù)集成，人才培養(yǎng)的需要是多專業(yè)的技術(shù)集成，學(xué)科建設(shè)的路線是要多學(xué)科深度交叉。

那么當(dāng)然我們?nèi)绻e一個(gè)例子的話，車上各種各樣的東西現(xiàn)在單一學(xué)科肯定是完成不了的，所以汽車技術(shù)變革的時(shí)代我們看到了對人的要求非常的高。

那么我們說形成了以地面力學(xué)為基礎(chǔ)，以車身結(jié)構(gòu)、人機(jī)交互和控制優(yōu)化的車輛、動(dòng)力系統(tǒng)學(xué)的體系。以內(nèi)燃機(jī)逐步拓展到以新能源電動(dòng)化為核心獨(dú)特車輛的動(dòng)力系統(tǒng)學(xué)的體系，前面是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，這個(gè)是動(dòng)力系統(tǒng)學(xué)。

在自動(dòng)駕駛方面，從單車的有人駕駛到單車的智能駕駛，到隊(duì)列的智能，到整個(gè)城市智能化的交通系統(tǒng)，形成了人車路網(wǎng)云復(fù)雜的信息物理系統(tǒng)，這些給我們的交通智能化的城市，智能化車輛的建設(shè)提供了非常大的前景，這里面智能駕駛理論也非常的關(guān)鍵。

下面我們聚焦到我們這一次會(huì)議的主題就是以氫能為主體的氫能燃料電池汽車的發(fā)展特點(diǎn)和它的進(jìn)展。首先我們?yōu)槭裁淳劢股逃密?，因?yàn)檗I車的純電動(dòng)已經(jīng)確立，燃料電池它作為長途重載在商用車有非常好的優(yōu)秀。商用車它的特點(diǎn)是單車的排放量高，排放總量大，也是我們國家現(xiàn)在能源轉(zhuǎn)型和交通節(jié)能減排的難點(diǎn)，商用車的保有量只有10%幾，但是碳排放量超過一半，所以我們針對這樣的場景制定了純電動(dòng)與燃料電池能夠互補(bǔ)的這樣的商用車的應(yīng)用場景，短途、輕型可以上純電動(dòng)，長途、重載的可以用燃料電池。

國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀我想大家也已經(jīng)有所調(diào)研，這些我們簡單過一下。最新的進(jìn)展是像戴姆勒奔馳，他們提出的是采用2臺150千瓦的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，加上兩個(gè)液氫罐，80公斤的液氫能夠續(xù)駛里程1000公里，動(dòng)力系統(tǒng)的本身布置跟重量跟傳統(tǒng)的燃油車基本上是相當(dāng)?shù)?，所以這個(gè)給我們非常重要的啟發(fā)，這是它的兩臺，其實(shí)它是把它的轎車的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)直接用在了商用車上面。

那么我們目前經(jīng)過我們國內(nèi)的長足的發(fā)展，在燃料電池的發(fā)動(dòng)機(jī)，大容量的35兆帕、70兆帕的高壓氣平，到電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，到我們配合的鋰離子動(dòng)力電池，以及整車的技術(shù)都取得了相關(guān)突破。在萬臺機(jī)的規(guī)模下已經(jīng)具備了跟柴油車競爭的能力，尤其是在一些冷藏這樣的，需要的能量比較大的車輛上面，燃料電池已經(jīng)展現(xiàn)出它的優(yōu)勢。所以目前國內(nèi)各個(gè)商用車的企業(yè)都在陸續(xù)的推廣。但是如果我們?nèi)タ此睦m(xù)駛的里程和縱質(zhì)量來看，大部分還是在600公里以下的范圍，400-800公里，很少有超過800公里，極少的車型能夠超過1000公里續(xù)駛。但是我們知道作為我們國家物流的主力，作為工業(yè)交通的命脈，最重要的是省際物流的體系它承載貨運(yùn)的量是比較大的，所以我們還需要在長續(xù)駛里程的應(yīng)用場景上面下功夫。

當(dāng)然我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)是來自歐陽明高院士領(lǐng)航的新能源汽車團(tuán)隊(duì)。

我們過去差不多從2001年開始，我們花了20年的時(shí)間一直聚焦據(jù)研制好用、能用、耐用的燃料電池商用車燃料電池系統(tǒng)，通過基礎(chǔ)理論的研究，關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和商業(yè)化的落地來一個(gè)一個(gè)攻克關(guān)鍵的技術(shù)，包括我們參與了2008-2022年兩次奧運(yùn)會(huì)的釋放，最早我們是做整車，后來到動(dòng)力系統(tǒng)，再后來做燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，再后來進(jìn)入電堆，現(xiàn)在我們進(jìn)入到膜電極里面催化劑，催化劑層，包括質(zhì)子膜，包括擴(kuò)散層應(yīng)該怎么樣做，一步一步進(jìn)入到最核心的領(lǐng)域。

這里面我們通過釋放還是解決了幾個(gè)問題，第一是我們解決了低溫耐久性的問題，通過去年的冬奧釋放，我們當(dāng)時(shí)在京津冀地區(qū)大概有120輛車參與了冬奧釋放，這也是全球溫度最低的釋放，通過這個(gè)釋放我們實(shí)現(xiàn)了燃料電池在低溫情況底下的快速起停，我們現(xiàn)在液化通道發(fā)動(dòng)機(jī)可以做到零下40攝氏度，120-140秒可以達(dá)到滿功率的狀態(tài)，這是很了不起的成就。

第二解決了燃料電池電池成本運(yùn)營成本過高的問題。通過我們嚴(yán)格控制它的氫療，通過我們?nèi)甑尼尫牛蟾?30臺車，600多萬公里的續(xù)駛里程，統(tǒng)計(jì)的平均氫耗不到6公斤/百公里，它的氫耗量已經(jīng)比較低了，應(yīng)該說做到了國際的先進(jìn)水平。

同時(shí)我們在長壽命，尤其是針對公交場景的長壽命也開展了系列化的攻關(guān)，在保證我們?nèi)剂想姵氐墓β拭芏鹊耐瑫r(shí)使得我們的使用壽命能夠達(dá)到15000-18000小時(shí)，當(dāng)然距離商用車的整車同壽命25000-30000小時(shí)還有差距，還需要我們繼續(xù)努力來攻關(guān)。

通過這些實(shí)際的應(yīng)用場景，我們也建立了整個(gè)燃料電池的測試平臺，以及大數(shù)據(jù)的監(jiān)控平臺，就是我們的發(fā)動(dòng)機(jī)能夠像傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)，傳統(tǒng)的電池，傳統(tǒng)的電機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一樣，做電池兼容測試、防水測試、濕熱測試、低溫冷啟動(dòng)測試、鹽霧、噪聲、沖擊、振動(dòng)等等，形成了一系列的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

再通過這些技術(shù)的攻關(guān)，我們也帶動(dòng)了上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，一步一步的把這些材料變成我們?nèi)珖a(chǎn)化的體系，并且通過國產(chǎn)化，通過規(guī)?；瘞?dòng)成本的下降，使得我們單位功率的成本下降到80%，我們還可以相信這個(gè)成本可以繼續(xù)下降60%以上。

通過我們過去幾年的工作，在環(huán)境適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、適用性和批量化方面都已經(jīng)取得突破。但是坦率的講，我們距離世界第一陣營我們還有差距，我們還需要繼續(xù)的持續(xù)的努力，尤其是在上游的基礎(chǔ)材料領(lǐng)域，在催化劑，在質(zhì)子膜，比如說我們國家的膜現(xiàn)在做到12個(gè)微米，能做出來，但是耐久性方面還有差距，跑著跑著容易穿孔，其中的ETPFE增強(qiáng)層它的厚度，它的抗拉強(qiáng)度，就是強(qiáng)度上面跟世界上比如說像歌爾最好的膜我們還有差距，這方面我們也還在繼續(xù)攻關(guān)。

下面匯報(bào)第三個(gè)部分氫燃料電池商用車未來的發(fā)展趨勢。我們想重點(diǎn)還是要圍繞著我們場景的應(yīng)用，除了批量化降低成本之外，就汽車行業(yè)只有低成本才會(huì)有市場，所謂低成本這個(gè)我們是做一個(gè)公共的約束條件，但是我們在關(guān)鍵技術(shù)突破方面，首先是要突破壽命，其次是要突破商用車的大功率燃料電池的散熱場景，第三是針對商用車場景長途重載的場景，它的大容量儲氫要有突破，這里我們大概也列了幾個(gè)目標(biāo)。

首先針對系統(tǒng)壽命的突破方面，我們從現(xiàn)在的1萬多個(gè)小時(shí)希望能夠突破到2.5-3萬小時(shí)，這里面非常關(guān)鍵的還是需要通過我們材料的改進(jìn)和運(yùn)行工況的改進(jìn)。比如說我們在耐久性的突破方面，我們要進(jìn)一步的通過材料的改進(jìn)來降低我們的活化和歐姆的損失，提高我們?nèi)剂想姵毓ぷ鞯男?。同時(shí)在整車散熱的突破方面，我們需要做兩個(gè)方面的工作，一個(gè)是要燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度，從現(xiàn)在的80度提高到90度甚至提高到120度，但是這個(gè)提高工作溫度跟它的膜電極的耐久性是密切相關(guān)的，膜電極的工作溫度越高它的耐久性會(huì)下降。但是我們另外一個(gè)方面，我們商用車的耐久性要求很高，從這方面我們需要從材料的角度來突破。

第二，我們要在整車的能耗和散熱方面來下功夫，能不能用我們常規(guī)的膜電極來解決它呢?這些方面我們都需要做研究。比如說膜電極利里面溫度最高的點(diǎn)在哪里，怎么來設(shè)計(jì)它的流產(chǎn)，來控制它溫度的最高點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)它溫度的一致性，這里面有研究。

第二，比如說我們要通過高電壓，但是它的工作電壓越高，發(fā)電效率越高，散熱量越小，但是過高的發(fā)電電壓會(huì)影響耐久性，怎么在高效率和耐久性之間實(shí)現(xiàn)平衡和折中，是我們現(xiàn)在要攻關(guān)的一個(gè)特點(diǎn)。

第三，就是我們希望電堆的工作點(diǎn)需要調(diào)整，原來我們工作點(diǎn)0.65伏設(shè)為額定點(diǎn)，現(xiàn)在我們抬高到0.75和0.8伏，通過這個(gè)來提高工作效率，降低發(fā)熱量。

從整車方面我們還有一系列的措施，比如說降低迎風(fēng)的面積，降低它滾阻的系數(shù)等等，我們有一系列的措施。當(dāng)然也可以再通過智能化的措施，這個(gè)圖是可以看到我們通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)和迎風(fēng)面積的提升可以節(jié)能30%以上，從200千瓦到140千瓦，進(jìn)一步的通過智能的隊(duì)列駕駛，通過降低整個(gè)車輛隊(duì)列的豐足還可以降低25%左右的能耗，使得我們單車的能耗減少到6.8公斤，在百公里均速的條件下面，這個(gè)也是非常重要的一個(gè)特點(diǎn)。

通過這些技術(shù)我們將來的商用車會(huì)有一個(gè)很大的提高，這些提高就是它的百公里的耗氫量會(huì)下降到7-8公斤，這樣的話它在成本上面能夠跟傳統(tǒng)的燃料車相當(dāng)。

最后匯報(bào)車載儲氫方面的突破。我們的目標(biāo)因?yàn)樯逃密囀巧a(chǎn)工具，是要非常節(jié)能的，所以在這一塊我們希望能夠用3萬塊錢能夠建立一個(gè)儲氫80公斤的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)我們采用什么樣的技術(shù)路線呢?從目前來看只有液氫能夠達(dá)到這樣的成本。首先我們在氣氫和液氫之間我們也在論證不同的氣壓，比如說280或者528，可以看到528是下面氣氫發(fā)展的一個(gè)重要的方向，它在儲運(yùn)方面的成本是比較低的。液氫的話，稍微的在制備方面就氫的液化方面的能耗，就是那個(gè)箭頭所指的方向稍微高一些，但是總的來說從它最后的終端加速的成本來看仍然是比較低的，而我們國家現(xiàn)在在液氫方面標(biāo)準(zhǔn)體系還不完善，我們下午還有一個(gè)專門的液氫論壇會(huì)針對這些問題開展討論。

液氫的優(yōu)勢在于它的安全性相對高壓來講是最好的。那么目前比如說我們液氫和氣氫相比，一個(gè)60公斤的儲氫量，35兆帕的儲氫系統(tǒng)大概要超過50萬元，但是如果我們用液氫，一個(gè)瓶，一個(gè)1300立方米的話，只需要3-5萬塊錢，這個(gè)是非常有優(yōu)勢的，所以我們認(rèn)為將來長距離的車輛液氫系統(tǒng)會(huì)有它獨(dú)特的優(yōu)勢。

我們希望從國家層面參照LNG的體系建立液氫的全產(chǎn)業(yè)鏈的標(biāo)準(zhǔn)體系和生產(chǎn)制造的體系。

所以我們基于這樣的思考我們也對未來的液氫的重卡或者氫能重卡的發(fā)展制定了一個(gè)規(guī)劃，從電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率、燃料電池的額定功率和效率以及液氫儲供系統(tǒng)它的能量密度方面做了一個(gè)目標(biāo)場景。我們相信經(jīng)過我們標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵技術(shù)的突破，再經(jīng)過兩三年我們?nèi)剂想姵厣逃密囯S著它的好用、耐用、適用性能的提升將呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長。