上海市經(jīng)濟和信息化委員會、澎湃新聞聯(lián)合推出“上海新型產(chǎn)業(yè)體系重點領(lǐng)域大調(diào)研”，聚焦上海“3+6”產(chǎn)業(yè)體系、新賽道和未來產(chǎn)業(yè)的重點行業(yè)領(lǐng)域，鎖定船舶與海洋工程裝備、氫能汽車、機器人、智能工廠、新材料、智能終端、人工智能、元宇宙、數(shù)字經(jīng)濟、生物醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)，深度調(diào)研上海產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展態(tài)勢和未來趨勢。

 

　　為助力實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，當前全球范圍正在興起“氫能經(jīng)濟”、“氫能社會”的發(fā)展熱潮。氫能汽車作為氫能產(chǎn)業(yè)率先應(yīng)用的領(lǐng)域成為如火如荼地發(fā)展。作為國家燃料電池汽車示范城市的上海，氫能汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)取得了怎樣的進展？在本篇，澎湃科技采訪了氫能汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主管部門、氫能汽車的代表企業(yè)、以及產(chǎn)業(yè)專家，尋找問題的答案。

 

　　“現(xiàn)在有兩千多輛氫燃料電池汽車跑在上海的馬路上”，上海市經(jīng)濟和信息化委員會智能制造推進處處長韓大東在接受澎湃科技采訪時說，截至2022年10月底，上海已累計推廣燃料電池汽車（目前通常是指氫能汽車）約2200輛。上海憑借過去數(shù)十年的積累已經(jīng)發(fā)展成氫能汽車產(chǎn)業(yè)的排頭兵，目前已經(jīng)做到了小量規(guī)?；恼囘\營，更明確地說，“已經(jīng)實現(xiàn)從0到1的突破，正在逐步從1走向10的過程中。”

 

　　發(fā)展氫能汽車的意義并不止于汽車，作為氫能應(yīng)用的重要場景，氫能汽車的發(fā)展成熟勢必將帶動整個氫能產(chǎn)業(yè)的成熟發(fā)展，從而為中國的能源問題找到新的突破口。不過，現(xiàn)在距離這一美好遠景的實現(xiàn)，還需要克服重重障礙，如果有個期限，那可能至少是十年。

 

　　一、上海大力布局氫能汽車產(chǎn)業(yè)鏈

 

　　“現(xiàn)在的氫能汽車類似于10年前的純電動汽車，未來10年氫能汽車也會沿著目前的發(fā)展路徑成為今天的純電動汽車。”韓大東表示，中國汽車產(chǎn)業(yè)在電動汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“換道超車”之后，在氫燃料電池汽車這一賽道再次迎來了超前布局的機會。

 

　　有著雄厚汽車工業(yè)基礎(chǔ)的上海，為氫燃料電池汽車的發(fā)展提供了一方沃土。

 

　　“在燃料電池汽車方面，上海起步比較早，上汽集團從2001年就已經(jīng)開始推動氫燃料電池汽車的研發(fā)；燃料電池汽車在中國的首次應(yīng)用，是在2008年奧運會期間；第二次大規(guī)模應(yīng)用是2010年世博會期間，算是氫燃料電池汽車從實驗室走向社會的真正意義上的第一步。”上海燃料電池商業(yè)化促進中心副理事長繆文泉回憶說。

 

　　現(xiàn)在，上海已初步形成較為完整的燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈，成為行業(yè)的領(lǐng)頭羊之一。氫燃料電池汽車的研發(fā)與應(yīng)用不斷有所突破，大功率電堆等產(chǎn)品的技術(shù)指標達到國際先進水平，從膜電極、雙極板等八大核心零部件到燃料電池汽車的系統(tǒng)集成，形成了技術(shù)、產(chǎn)品、應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展體系，基本實現(xiàn)燃料電池汽車車型的全覆蓋。

 

　　一批氫能汽車產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)正在上海崛起。據(jù)上海市經(jīng)信委提供的信息，“捷氫（上海捷氫科技股份有限公司）、氫晨（上海氫晨新能源科技有限公司）、重塑（上海重塑能源科技有限公司）、神力（上海神力科技有限公司）等企業(yè)均研發(fā)出了自主知識產(chǎn)權(quán)的電堆；唐鋒（上海唐鋒能源科技有限公司）、捷氫、韻量（上海韻量新能源科技有限公司）等企業(yè)開發(fā)出了高性能膜電極產(chǎn)品；治臻（上海治臻新能源股份有限公司）、清志（上海清志新能源技術(shù)有限公司）等企業(yè)已經(jīng)量產(chǎn)了性能出色的超薄雙極板、復合雙極板等產(chǎn)品；勢加透博（勢加透博上海能源科技有限公司）、毅合捷（毅合捷汽車科技股份有限公司）等企業(yè)在空氣壓縮機上取得了自主突破。”

 

　　電堆是氫燃料電池系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，氫氣和氧氣在這里產(chǎn)生化學反應(yīng)產(chǎn)生能量，功能相當于傳統(tǒng)燃油車的發(fā)動機；膜電極和雙極板則是電堆的關(guān)鍵部件，重要性堪稱電堆的“芯片”；用來為氫氧化學反應(yīng)提供壓縮空氣的空氣壓縮機則是氫能汽車的重要部件。目前，這些重要部件正在上海逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化，為上海氫能汽車發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

 

　　2021年8月，上海與京津冀、廣東入選首批燃料電池汽車示范應(yīng)用推廣城市群。根據(jù)上海市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2022-2035），到2025年，上海將培育5-10家具有國際影響力的獨角獸企業(yè)，建成3-5家國際一流的創(chuàng)新研發(fā)平臺，燃料電池汽車保有量突破1萬輛。

 

　　“雖然目前老百姓還不熟悉氫能汽車，但當有1萬輛氫能汽車在路上跑的時候，老百姓自然也就了解了氫能汽車是什么”，韓大東說。2022年10月，上海首批燃料電池網(wǎng)約車已正式投入運營，80輛搭載捷氫自主研發(fā)的啟源P390燃料電池系統(tǒng)的氫燃料電池乘用車上線上汽旗下“享道出行”平臺，與普通上海消費者有了第一次親密接觸。

 

　　二、氫能產(chǎn)業(yè)開疆辟土的尖兵

 

　　氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，正在成為全球能源轉(zhuǎn)型的重要載體之一，主要發(fā)達國家近年來紛紛出臺氫能規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)政策。歐盟在氫能發(fā)展戰(zhàn)略中制定了一系列產(chǎn)業(yè)扶持政策，美國提出促進氫能發(fā)展的政策和技術(shù)路線圖，日本出臺包括技術(shù)研發(fā)資助、商業(yè)化推廣補貼和稅收優(yōu)惠等配套政策，并率先提出在全球?qū)崿F(xiàn)“氫能社會”的發(fā)展戰(zhàn)略。

 

　　中國自黨的十八大以來對氫能產(chǎn)業(yè)的支持力度不斷加大，并以氫能汽車作為氫能應(yīng)用為牽引，打造基于自主創(chuàng)新的現(xiàn)代氫能產(chǎn)業(yè)。

 

　　“選擇氫能汽車作為氫能產(chǎn)業(yè)的突破口是非常具有現(xiàn)實意義的”，繆文泉表示，“氫能技術(shù)發(fā)展的過程中最先投入應(yīng)用的是燃料電池，因為成本較高，也就需要應(yīng)用在一些高附加值的產(chǎn)品中，導入汽車產(chǎn)業(yè)更加順理成章。”

 

　　除了成本因素外，汽車產(chǎn)業(yè)匯集了人才、技術(shù)和資金等支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的體系化優(yōu)勢，一旦氫能汽車發(fā)展起來，必將帶動整個氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，包括制氫、儲氫、運氫、加氫等氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，從而為氫能在其他行業(yè)的應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。“某種意義上來說，氫能汽車是氫能產(chǎn)業(yè)里負重前行的一個尖兵，它的率先應(yīng)用承載著整個能源轉(zhuǎn)型的重大使命。”

 

　　相比其他車輛，氫能汽車憑借氫能零污染、可再生特性，具有“終極環(huán)保”優(yōu)勢。包括大巴、公交、貨車等在內(nèi)的商用車所排放的包括二氧化碳、氮化物、硫化物等污染物遠超轎車，同樣生命周期內(nèi)，一輛重卡的排放量相當于200輛小轎車的排放，替換掉一臺重卡，就等于減少200輛小轎車，這也是國內(nèi)氫能汽車從商用車先行的一個原因。

 

　　除此之外，氫能汽車實際產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能也具有優(yōu)勢。

 

　　“相較于傳統(tǒng)燃油車的發(fā)動機，氫燃料電池汽車的‘發(fā)電機’——電堆結(jié)構(gòu)簡單”，捷氫科技總經(jīng)理盧兵兵向澎湃新聞記者介紹，電堆的內(nèi)部運動結(jié)構(gòu)很簡單，只有空氣、氫氣、冷卻液和電流的流動。“傳統(tǒng)燃油發(fā)動機零件多大上百個，以捷氫科技研發(fā)的電堆為例，僅有58個一級零件；此外，電堆的產(chǎn)品可擴充性好，通過增加膜電極數(shù)量就可以擴充電堆功率，無需像發(fā)動機一樣若要擴充功率必須從基礎(chǔ)開始重新設(shè)計。”

 

　　相較于純電動車，氫燃料電池汽車又有著補能快捷、續(xù)航里程長、不受鋰鈷鎳資源限制等優(yōu)勢，“鋰電池現(xiàn)在沒有被技術(shù)‘卡脖子’，但是被卡住了資源，”盧兵兵說。從資源回收端來看，鋰電池回收效率和經(jīng)濟性也不如氫燃料電池，“氫燃料電池現(xiàn)在每100千瓦需要30克左右貴金屬鉑，而鉑是催化劑，再循環(huán)利用率可達到95%。”

 

　　此外，在“雙碳”的大背景下，重卡卻難以實現(xiàn)純電化。“鋰電池能量密度遜色于氫燃料電池，一輛重卡若使用2.5噸的鋰電池，只能行駛130公里，相比而言，氫燃料電池(含儲氫系統(tǒng)）總重不到兩噸的情況下能跑到600-700公里。”氫晨科技董事長兼總經(jīng)理易培云表示。

 

　　根據(jù)2020年3月國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》，未來國家將會對氫燃料電池汽車進行推廣，并建設(shè)一批加氫站，到2030年要達成1000座加氫站的建設(shè)目標，預計到2025年，全國氫能源車輛保有量約為5萬輛。

 

　　政策熱度激起了行業(yè)漣漪，氫燃料電池成為鋰電池之后又一具有想象力的賽道。

 

　　三、國產(chǎn)化破解規(guī)?；款i

 

　　雖然前程遠大，但是抵達遠方的道路依然曲折。

 

　　“很多曾經(jīng)在鋰電領(lǐng)域成功過的參與者，無論是投資人還是零部件巨頭，都希望到氫燃料電池汽車領(lǐng)域分一杯羹。”在盧兵兵看來，現(xiàn)在已經(jīng)有越來越多的人認同氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的潛力，但事實上氫燃料電池汽車要像鋰電池汽車一樣進入爆發(fā)式增長的階段，還有不少瓶頸需要突破，產(chǎn)業(yè)鏈上還有很多難題需要攻克。

 

　　就目前而言，氫燃料電池汽車全生命周期的用車成本高于其他動力類型的汽車。“用車成本共分為三部分：購買成本、能源成本、維保成本，其中主要是購買成本和能源成本與其它動力車型存在差距。”盧兵兵介紹，以一輛49噸氫燃料電池重卡為例，當前購車成本約為140-150萬元，即便扣除政府補貼，與傳統(tǒng)燃油車仍有不小的差距；上海市加氫站目前的氫氣補貼后售價為35元/kg，以此計算，49噸氫燃料電池重卡的氫氣使用成本約為每公里3.5元，同級燃油車則大概為每公里2.8元。“當然，隨著燃料電池汽車市場推廣不斷拓展，研發(fā)成本逐步攤薄，國產(chǎn)化水平與產(chǎn)業(yè)化協(xié)同能力進一步提升，用車成本也將大幅降低。”

 

　　第二是可靠性和耐久性問題，并非氫燃料電池車的可靠性和耐久性存在本質(zhì)缺陷，而是因為作為新事物，它仍然需要應(yīng)用場景的不斷驗證和產(chǎn)品迭代，“與之相比的燃油車已經(jīng)超過百年、歷經(jīng)各種工況檢驗和無數(shù)的技術(shù)研發(fā)與突破。”

 

　　第三是材料和核心零部件進口依賴問題還存在，給大規(guī)模應(yīng)用帶來一些瓶頸。

 

　　“在很多技術(shù)層面，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)頗具競爭力，甚至部分產(chǎn)品已經(jīng)達到國際一流水平”，不過盧兵兵坦言，“目前在質(zhì)子交換膜、碳紙、催化劑這三個核心材料方面，國內(nèi)和國外的技術(shù)還存在差距。”

 

　　成立于2018年的捷氫科技脫胎于上汽集團，核心團隊均來自專業(yè)背景的整車企業(yè)和燃料電池企業(yè)，在燃料電池電堆及系統(tǒng)設(shè)計、控制、集成、工藝開發(fā)、生產(chǎn)制造、整車適配等環(huán)節(jié)擁有核心技術(shù)優(yōu)勢，在燃料電池電堆關(guān)鍵核心部件膜電極的自主研發(fā)與制造中取得突破并實現(xiàn)了國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化。截至目前，已經(jīng)完成多款燃料電池電堆和燃料電池系統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)，功率涵蓋6-260kW。

 

　　隨著中國逐漸向產(chǎn)業(yè)鏈高端區(qū)間邁進，在芯片等行業(yè)發(fā)生過的“卡脖子”問題被認為也有可能在燃料電池領(lǐng)域重演。其實交換膜、碳紙、催化劑材料本身成本很低，價格昂貴主要是在工藝方法上未能突破。盧兵兵認為，這也在一定程度上反映出，過去國內(nèi)在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面比較強，在基礎(chǔ)材料研究方面存在一些不足。國內(nèi)企業(yè)要未雨綢繆，加緊研發(fā)。

 

　　“大國產(chǎn)化”是盧兵兵在提倡的理念，即從核心材料、零部件到電堆、系統(tǒng)，其生產(chǎn)工藝、裝備、測試設(shè)備、研發(fā)設(shè)備，都要實現(xiàn)國產(chǎn)化，這樣才可以避免“卡脖子”，促使整個產(chǎn)業(yè)有機會走到世界前列。捷氫科技自身也在身體力行，由于具備從研發(fā)、設(shè)計到制造、測試、應(yīng)用相對比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈，可以通過應(yīng)用端來不斷反饋、迭代，捷氫科技目前的研發(fā)、測試等設(shè)備，兩三年時間內(nèi)都實現(xiàn)了國產(chǎn)化，性能堪比國外水平，成本卻只有60%-70%。此外，捷氫科技的上游供應(yīng)商也會根據(jù)需求來進行自主開發(fā)，并通過捷氫科技的評價和反饋來迭代產(chǎn)品，進而推動上游企業(yè)的國產(chǎn)化。

 

　　四、降低成本，三步已經(jīng)走了兩步

 

　　國產(chǎn)化不僅可以避免“卡脖子”，還有一個重要的功能就是降低成本。易培云認為在一眾制約因素之中，成本是氫燃料電池推廣普及的關(guān)鍵。成本降低才會促進車輛規(guī)?；?，有了使用規(guī)?？梢源龠M產(chǎn)品迭代，有了產(chǎn)品迭代可以驗證技術(shù)的可靠性。他將“降本”劃分為三個階段。

 

　　第一個階段是通過技術(shù)快速降本。

 

　　燃料電池汽車主要包括燃料電池系統(tǒng)、車載儲氫系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)等。其中，燃料電池系統(tǒng)是區(qū)別于傳統(tǒng)燃油車和電動車的核心，也是整車成本下降的關(guān)鍵。而在燃料電池系統(tǒng)中，電堆占系統(tǒng)總成本的60%。膜電極作為燃料電池電堆的“芯片”，又占電堆成本的60%以上，很大程度上決定了燃料電池電堆的性能、壽命和成本。

 

　　“通過技術(shù)手段，使用同樣多的材料能夠發(fā)出更多的電，相對來講，成本就降低了，”易培云解釋說，從功率密度來看，電堆原來一升體積發(fā)電只有1.4kW，現(xiàn)在達到6.2kW；膜電極原來一平方厘米只能發(fā)電1W，現(xiàn)在是2W。

 

　　成立于2017年底的氫晨科技是位于臨港的燃料電池電堆龍頭企業(yè)，其單堆300kW大功率燃料電池電堆，功率密度為6.2kW/L，可比肩國際頭部公司豐田Mirai2的5.4kW/L水平，可以讓49噸的重卡滿載上高速，以90公里的高速奔跑，該產(chǎn)品將在今年年底前實現(xiàn)批量交付。易培云介紹說，相較于2019年，電堆的成本已經(jīng)下降80%，“我們希望到2025年，成本在現(xiàn)有基礎(chǔ)上再降80%。”

 

　　第二個階段是要通過國產(chǎn)化實現(xiàn)降本。

 

　　“原先我們的核心原材料都是進口的，不僅價格昂貴，交付周期還長。”易培云說，“現(xiàn)在我們臨港從催化劑、膜電極到碳紙等都有了，絕大多數(shù)材料已經(jīng)國產(chǎn)化，國產(chǎn)化之后降本又加速了。”除了擔任氫晨科技董事長兼總經(jīng)理，易培云還有一個身份是上海交通大學機械與動力工程學院的教授與博導，“我從2005年開始研究氫能，已經(jīng)干了17年了，之所以堅持，是因為我和我的同事們都覺得這件事特別有意義，它能夠改變?nèi)祟惖纳睢?rdquo;作為上海交通大學與臨港集團科技成果轉(zhuǎn)化的典型代表，氫晨科技的發(fā)展也帶動了臨港新片區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)形成集聚效應(yīng)，吸引了眾多和交大有千絲萬縷關(guān)系的“交二代”企業(yè)的入駐，集體推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)的提升。

 

　　降本的第三個階段是依靠規(guī)?；当尽?/div>