燃料电池车自主供应能力实验室成绩多，产业化需努力

谈到中国燃料电池汽车产业对外依存度，几乎所有受访者都强调了实验室研发成果与核心零部件国产化之间的巨大差距。一方面，企业、大学和研究机构发布了漂亮的数字，另一方面，材料、零部件、设备等严重依赖进口。为什么要依赖进口？一些受访者认为，科研成果很难转化为商业产品，只是表面现象。更根本的原因是氢气运输问题尚未解决，导致部分城市高纯度氢气成本高；

由于车辆成本高，加氢站建设成本高，受各种因素影响，我国燃料电池产业链尚未形成。没有产业链，就没有利润。面对亏损交易，作为市场创新主体的企业自然难以主动应对技术挑战，难以与进口产品竞争。然而，无论是国内的原始设备制造商、零部件公司还是能源公司，都在积极推动燃料电池车链的国产化进程，一些公司已经发布了阶段性的研发成果。用一位一线工程师的话来说，“燃料电池行业正处于发展的早期阶段，政府和行业都应该相信星星之火可以燎原。”燃料电池的国产化涉及多个核心部件。国内一家主流氢燃料电池企业的产品经理介绍，燃料电池堆主要由膜电极、双极板、端板、绝缘板、集电板和密封件组成。作为主要成分的催化剂约占堆叠成本的36%，双极板约占23%，气体扩散层和质子交换膜分别约占16%和12%。

根据车型和技术路线的不同，催化剂和其他成本的比例略有不同。图为某乘用车企业参加2019氢能产业发展峰会的统计数据。国电投资集团有限公司氢能首席技术官柴茂荣表示，国内燃料电池涉及的催化剂、膜电极和双极板等核心技术严重依赖进口。张先生是国内一家大型材料研发机构的燃料电池工程师。据他观察，近年来，燃料电池催化剂的研究在中国非常流行，尤其是在大学的催化剂、膜电极等领域有相当数量的专利申请。这些研究是许多国内企业的技术来源。张先生说，不幸的是，目前这些科研成果大多还没有转化为商业产品。中国工程院院士易宝莲表示，目前，国内有许多单位研究催化剂，发表了许多高水平论文，催化剂制备公司并不短缺。然而，这些单位和企业无法提供催化剂装载的操作数据。易宝莲介绍，国内有催化剂开发能力的公司正在开发高活性、低铂负载量的催化剂，并在自己的堆上进行实验。但在工业方面，大多数公司仍需要从日本和英国等国进口催化剂。上述产品负责人也表示，目前，一些国产催化剂已经通过了样品开发和测试，但商业化和规模化的积累不足。因此，进口催化剂仍然是国内燃料电池企业的首选。为什么实验室可以生产，而工厂却不能生产？实验室催化剂大多使用半电极进行性能测试，性能要求相对宽松。然而，用于大规模生产的膜电极需要经过抗氧化性、抗中性、耐久性以及催化剂中杂质对质子膜的影响的测试。因此，实验室制造的可直接用于企业膜电极生产的催化剂数量有限。此外，该实验室拥有精确的实验设备和专业的研究人员，使在这些特定条件下生产1克催化剂变得容易。然而，对于企业来说，受设备、工艺和工人技术水平的限制，每天可以生产100-1000克燃料电池催化剂，这已经是领先水平。医生能不能做是产能，普通工人也能不能操作是有规模可能性的产能。我们现在缺少的是生产能力，这一定是企业能够应付的。”张先生说。张先生提到的“生产能力”反映在消费端，这就是中国能源建设集团氢能科技有限公司有限公司首席执行官范钦白所说的“用户级产品”。在范钦白看来，目前，f……

l电池汽车对氢气、空气质量、机器精度和操作都很敏感，是“教授级”产品。这样的产品价值很低，并不是用户真正需要的。该行业应该让燃料电池汽车脱敏，成为有价值的“用户级”产品。目前，中国大多数燃料电池公司都使用石墨双极板和复合双极板。易宝莲介绍，金属板作为提高电堆比功率的主要方式，国内公司正在大力开发和组装。一些公司声称，他们开发的金属堆的比功率超过3.0kW/L，并且都在车辆上进行了测试。然而，实际使用寿命取决于操作结果。有限公司商业规划和项目总监于毅也表示，与石墨双极板相比，金属双极板具有更薄的厚度、更好的导电性和导热性、更高的机械强度和更少的批量生产过程，因此具有优异的性能和更容易的批量生产。然而，金属双极板的成型工艺要求高，耐腐蚀性差，寿命难以保证，这也是其国产化的主要困难。目前，国产双极板最大的问题是模具加工精度不够高。例如，国外对双极板的公差要求是±10微米，而国内模具的公差通常远大于这个数字。模具的大公差导致双极板和燃料电池的缺陷率比最低产品要求高得多。范钦白介绍，动力电池的电流密度只有每平方厘米100毫安，而燃料电池的电流强度可以达到每平方厘米1.5安培。这意味着燃料电池堆的精度要求远高于动力电池，缺陷率需要降低到十亿分之一。但事实上，国产燃料电池的常见缺陷率高达2%。除了模具本身的问题外，不科学的管理流程和松懈的质量控制也大大降低了国产燃料电池的一致性。范勤白在海外从事燃料电池研发近30年，回国不到一年。国内一些企业的管理方式给他留下了深刻的印象。据范钦白介绍，在单个电池堆叠过程中，公司会对每个电池的膜电极进行泄漏检测，以测试单位时间的气体泄漏是否超标。一些公司只要求“几乎”合规，而不是严格执行质量控制标准，这导致一些产品在装载仅两周后就出现问题，使其无法运营。一些公司倾向于谈论“类似”的生产，缺乏责任感。这是缺乏国际竞争力的国内产品面临的一个主要问题。不仅是燃料电池、空气压缩机、氢循环泵等燃料电池汽车系统部件，国产产品与进口产品也存在显著差距。在乘坐丰田Mirai和国内主流汽车公司生产的燃料电池汽车后，张先生直言不讳地表示，前者没有明显的噪音，而后者有相当大的噪音。于毅介绍，空气压缩机和氢循环泵的研发涉及热力学、力学、动力学、电机控制、材料等多个学科，尤其是高流量、高压力比的空气压缩机和氢气循环泵，需要深厚的技术积累、完善的开发流程，以及大量的资本投资。一位在海外知名燃料电池企业工作多年的专家表示，普通空气压缩机使用钢制轴承，但燃料电池汽车的空气压缩机转速极高，需要使用陶瓷轴承。而这种类型的陶瓷轴承在中国仍然非常稀缺。只要涉及到基础材料，国产部件基本上都是卡住的， ”他惊呼道。然而，据易宝莲介绍，国产空气轴承用空气压缩机已经成功开发并应用于亿华通的燃料电池汽车。金斯顿JSD推出的无油空气压缩机采用了空气轴承、高速永磁电机和高频控制器等技术，均由该公司自主研发对于燃料电池汽车本身，水力……

n储存、运输和加油链，用于储氢罐的碳纤维和阀门，用于加氢的橡胶，氢气计量设备，以及国内产品与国际先进水平仍有显著差距。以加氢用橡胶为例，柴茂荣介绍，加氢所用橡胶不仅要耐压，还要耐氢，这对企业的技术水平提出了很大挑战。此外，一根橡胶管的价格可达数万美元，其使用寿命只有大约六个月到一年。高技术难度和更换成本使得这种特殊橡胶的国产化进程非常缓慢。于毅还表示，与国际先进水平相比，国内碳纤维产量相对较低，成本较高。国产阀门部件的高压密封可靠性、金属材料的抗氢脆性以及在高压环境中的耐久性相对较差。但柴茂荣认为，阀门、储运罐专用钢、氢气计量设备等零部件对外依存度高，并不是因为国内企业做不到，而是因为不愿意做。换句话说，无利可图导致企业缺乏创新热情。为什么它无利可图？易保联认为，燃料电池汽车关键材料和核心部件的国产化进程并不理想，商业化速度缓慢主要受到汽车成本高、氢价格高、加氢站建设成本高这三个高因素的制约。某公交公司的一位高管曾在公开演讲中表示，氢气的价格非常昂贵，导致氢燃料电池汽车的运营成本很高，这对公司推广燃料电池汽车是一个挑战。范勤波做了一个计算。目前，中国氢气的市场价格约为100元/公斤。测试一个60千瓦的燃料电池组每小时需要大约4公斤氢气，市场价值为每小时400元。这样一来，一辆燃料电池汽车每天消耗3000多元的氢气，根据不同的计量比例，每年的测试价格接近100万元。一方面，下游的主机厂正在为高昂的氢气消耗成本而挣扎，另一方面，上游的氢气生产公司正在抱怨氢气缺乏市场。电池组可以变得负担得起，但不能使用氢气这一事实是许多燃料电池汽车公司面临的实际挑战，他说。如何解决“买不起氢气”的问题“？范勤白的观点是，专业的人做专业的事情，由能源公司牵头，方便上游制氢企业和下游主机厂之间的运输过程，进一步降低企业的用氢成本。此外，一般城市的高纯度氢气价格相对较高，但目前国内加氢站的ng价格为60至80元/公斤，低于国际水平。他认为，通过利用废水、风能和太阳能发电中的大量工业副产品氢气和电解水生产氢气，国内加氢站的加氢成本将很快降低。目前，能源公司正在加速进入燃料电池领域。2019年8月，国家电力投资公司发布了燃料电池研究的阶段性成果。柴茂荣对媒体表示，国家电投公司研发的催化剂通过了1.0-1.5V的耐久性测试10万次，其衰减特性值仍大于80%。他还强调，催化剂材料从实验室到装载需要2年时间，装载后仍需要3年时间进行验证。在中国氢能技术方面，范钦白介绍，目前公司已具备石墨板和金属双极板的开发能力，实际安装测试正在按计划进行。主机厂的国产化进程也没有停止。

在2019年9月22日举行的2019氢能产业发展峰会上，当被问及如何减少进口依赖时，捷氢科技总经理卢冰冰表示，捷氢已经有能力设计双极板、膜电极、堆芯……

降解和燃料电池系统集成。在质子交换膜、催化剂和复写纸等核心材料领域，我们希望与供应商合作，发挥各自的优势，提高国产燃料电池的竞争力。谈到燃料电池核心材料和部件的国产化前景，范勤白表示，国产化不是一个困难多、速度慢的问题。问题是，你真的想发展燃料电池行业吗？只要你真的想做点什么，而不是急于获得补贴，中国的燃料电池行业就有希望。易保联还表示，要加强堆芯公司与关键材料研发单位的协作、联合研究和实验。只有这样，才能加快国产氢燃料电池汽车关键材料和核心零部件的产业化进程。

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