中國(guó)燃料電池汽車駛向何方？

2000年的第一輪燃料電池汽車試運(yùn)行高潮過(guò)后，世界各國(guó)對(duì)燃料電池汽車的投入，已從建造示范汽車重新回到加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究。因?yàn)榭茖W(xué)家冷靜地認(rèn)識(shí)到，燃料電池汽車要走向商業(yè)化，必定是一場(chǎng)需要厚積薄發(fā)的“長(zhǎng)跑”。

2006年8月17日，是我國(guó)燃料電池汽車研制進(jìn)程中一個(gè)特別的日子，由中科院大連化學(xué)物理研究所等自主研發(fā)的兩輛燃料電池觀光示范車，在大連市的星海廣場(chǎng)投入了交車的試運(yùn)行，中國(guó)的燃料電池汽車又前進(jìn)了重要的一步。

然而，比起幾年前“超越2號(hào)”燃料電池汽車等競(jìng)相亮相時(shí)的情景，此次在大連的燃料電池汽車的試運(yùn)行似乎顯得冷清得多，沒(méi)有媒體大篇幅的報(bào)道，也沒(méi)有引起圈內(nèi)專家和坊間百姓過(guò)多的討論。科學(xué)家對(duì)此顯得頭腦異常地清醒：“此次它在大連的試運(yùn)行，主要的目的之一，是為了讓公眾提高對(duì)燃料電池汽車的認(rèn)識(shí)，知道一個(gè)淺顯的基本道理，雖然目前已經(jīng)出現(xiàn)全球性的石油高價(jià)位局面，但即便將來(lái)世界上一滴汽油都沒(méi)有了，我們還能用氫源燃料電池開(kāi)車。這也是為將來(lái)燃料電池產(chǎn)業(yè)化所作的一個(gè)輿論準(zhǔn)備。另一個(gè)目的，就是考核燃料電池的壽命。”

“不是百米沖刺，而是厚積薄發(fā)的長(zhǎng)跑”

“氫源燃料電池汽車要真正走向商業(yè)化不是百米沖刺，而是厚積薄發(fā)的長(zhǎng)跑。”中國(guó)工程院院士、大連化學(xué)物理研究所燃料電池工程中心總工程師衣寶廉，談到燃料電池汽車的未來(lái)走向感慨地說(shuō)，這是經(jīng)過(guò)一連串的實(shí)驗(yàn)、試運(yùn)行得出的結(jié)論。

燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置，它可以直接將貯存在燃料與氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。衣寶廉院士介紹，世界上第一輪燃料電池汽車研發(fā)高潮在2000年左右，當(dāng)時(shí)，美國(guó)、歐洲和日本的各大汽車生產(chǎn)廠家，無(wú)不都在加緊開(kāi)發(fā)燃料電池技術(shù)，企業(yè)界尤其是各大汽車生產(chǎn)廠家看到燃料電池巨大的市場(chǎng)潛力，紛紛投入巨資，組成聯(lián)盟，進(jìn)行燃料電池車的相關(guān)研究、試驗(yàn)與生產(chǎn)。各大汽車公司，包括奔馳、通用、豐田等都認(rèn)為，到2004年燃料電池車將能夠批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。戴姆勒—克萊斯勒甚至宣稱，預(yù)計(jì)屆時(shí)燃料電池汽車的售價(jià)將降至每臺(tái)約1萬(wàn)8100美元。美國(guó)能源部長(zhǎng)佩耶1998年在接受《紐約時(shí)報(bào)》的采訪時(shí)也作出自己如意的預(yù)測(cè)：燃料電池進(jìn)入家庭、汽車和其他領(lǐng)域的步伐將比人們的想象要快得多。

我國(guó)關(guān)于燃料電池車研究的競(jìng)爭(zhēng)也非常激烈。長(zhǎng)期從事氫源燃料電池研究的中科院大連化物所，早在上個(gè)世紀(jì)90年代初期，就開(kāi)始對(duì)氫源質(zhì)子交換膜燃料電池的研究。1996年底，這一研究得到國(guó)家科技部、中科院、國(guó)家自然基金委的經(jīng)費(fèi)支持，并在國(guó)家“九五”計(jì)劃中立項(xiàng)。2000年，大連化物所研發(fā)出第一臺(tái)質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，并與中科院電工所、二汽集團(tuán)合作，組裝出了一臺(tái)燃料電池中巴車，于2001年進(jìn)行了試運(yùn)行。隨后不久，又組裝了一臺(tái)30千瓦功率的燃料電池中巴車。“當(dāng)時(shí)，我們?cè)S多人都樂(lè)觀地估計(jì)，燃料電池汽車已經(jīng)到了產(chǎn)業(yè)化的前夕。”除大連化物所外，至2004年，國(guó)內(nèi)在北京、上海等地，陸續(xù)出現(xiàn)了燃料電池汽車的試運(yùn)行，當(dāng)時(shí)許多人同樣懷有迎接臨盆嬰兒般的喜悅期待：燃料電池汽車已經(jīng)“接近‘走出實(shí)驗(yàn)室，實(shí)行量產(chǎn)’的大門”。

然而，事實(shí)卻并非預(yù)料中的那么樂(lè)觀。2003年7月，最早將燃料電池汽車投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)之一的日本豐田汽車公司，召回了其出租的6輛燃料電池汽車，并宣布推遲另外6輛燃料電池汽車的租賃。原因是儲(chǔ)存氫燃料的高壓氫氣罐，它在加注氫氣時(shí)出現(xiàn)了泄漏。幾乎與此同時(shí)，各個(gè)國(guó)家都在燃料電池汽車的試運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)了一系列防不勝防、需要馬上就解決的難題。目前，國(guó)際社會(huì)關(guān)于燃料電池汽車未來(lái)的預(yù)測(cè)是，“要達(dá)到產(chǎn)業(yè)化至少要到2015之后”，第二次試運(yùn)行高潮將出現(xiàn)在2010年左右。

電池壽命決定研究生擇業(yè)

可以說(shuō)，2004年左右實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的預(yù)測(cè)以失敗告終，但世界各國(guó)對(duì)燃料電池汽車研究的熱情有增無(wú)減。“世界范圍內(nèi)已經(jīng)‘燒’掉了幾百億美元，市場(chǎng)潛力又十分巨大，誰(shuí)也不愿意就此停頓下來(lái)。”作為我國(guó)燃料電池研究的第一代親歷者，衣寶廉院士相當(dāng)感慨。

當(dāng)前，國(guó)際上燃料電池汽車又進(jìn)入了第二輪研究，與早些年的熱血沸騰、躊躇滿志相比，現(xiàn)在人們對(duì)燃料電池車的研究持更加冷靜的態(tài)度。2000年之前，各國(guó)主要是投入造車和示范，從2001年到現(xiàn)在，各國(guó)在繼續(xù)進(jìn)行示范的同時(shí)，都將重點(diǎn)重新轉(zhuǎn)向應(yīng)用基礎(chǔ)研究。希望通過(guò)研究燃料電池各種基礎(chǔ)性的問(wèn)題，找到解決車用燃料電池壽命問(wèn)題的根本辦法。（例如研究氫能本身的技術(shù)問(wèn)題、制氫和儲(chǔ)氫技術(shù)、高效的氫能轉(zhuǎn)換技術(shù)等。）即找到解決車用燃料電池（汽車的動(dòng)力源）動(dòng)態(tài)響應(yīng)、環(huán)境適應(yīng)性與降低貴金屬擔(dān)量等影響電池壽命、成本的辦法。

質(zhì)子交換膜燃料電池具有可在室溫下快速啟動(dòng)、負(fù)載響應(yīng)快的特點(diǎn)，成為交通運(yùn)輸領(lǐng)域如電動(dòng)汽車等和各種可移動(dòng)電源的最佳候選者。“它作為燃料電池汽車最為核心、最為重要的部件，其實(shí)關(guān)鍵也就在那一張膜，現(xiàn)在科研人員希望研究出增強(qiáng)的、自增濕的，在中溫120攝氏度左右的復(fù)合質(zhì)子交換膜，以提高燃料電池的壽命和性能，包括如何解決動(dòng)態(tài)響應(yīng)對(duì)電池性能的影響等。”衣寶廉院士說(shuō)得比較“專業(yè)”。

記者在采訪中詢問(wèn)，燃料電池觀光車在大連試運(yùn)行，是否預(yù)示著它能于近期在全國(guó)推廣，無(wú)論是致力于燃料電池研究已30年的衣寶廉院士，還是大連化物所燃料電池聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任張華民研究員等，科學(xué)家們都顯得格外出奇的冷靜。張華民指出，燃料電池汽車要成為真正的商品，要與現(xiàn)在非常成熟的內(nèi)燃機(jī)車在各個(gè)方面進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，必須解決壽命、成本、穩(wěn)定性、耐久性、環(huán)境適應(yīng)性等諸多問(wèn)題，其中最為關(guān)鍵的是壽命和成本問(wèn)題。

“壽命和成本，是在第二輪應(yīng)用基礎(chǔ)研究中，各個(gè)國(guó)家首先要早日解決的關(guān)鍵問(wèn)題。”衣寶廉院士也介紹，對(duì)2015年實(shí)現(xiàn)氫源燃料電池車商業(yè)化的第二次預(yù)測(cè)能否實(shí)現(xiàn)，解決以上兩個(gè)問(wèn)題的時(shí)間表將起到?jīng)Q定性的作用。其中，擺在第一位的是在2010年左右能否解決電池壽命問(wèn)題，只有這個(gè)問(wèn)題得到徹底解決，燃料電池汽車才能走向成功，否則一切都無(wú)從談起。但如果燃料電池汽車的電堆動(dòng)態(tài)壽命能達(dá)到5000小時(shí)以上，接下來(lái)的降低成本，主要靠關(guān)鍵零部件的批量生產(chǎn)和降低鉑擔(dān)量，難度相對(duì)較低。

現(xiàn)在國(guó)際上每輛氫源燃料電池汽車的成本，一般在100萬(wàn)美元到200萬(wàn)美元之間，造價(jià)的確非常昂貴，“因?yàn)楝F(xiàn)在這些氫源燃料電池汽車的打造，基本都是人們用一雙雙手‘摳’出來(lái)的，如果能實(shí)現(xiàn)流水線上的批量生產(chǎn)，成本自然而然也就降下來(lái)。可以說(shuō)，解決壽命問(wèn)題是能否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化最關(guān)鍵的判據(jù)”。

美國(guó)總統(tǒng)布什前些時(shí)候曾推斷，美國(guó)現(xiàn)在的小孩到了今后他們可以開(kāi)車的年齡，可以方便地買到燃料電池汽車，而且在社區(qū)附近就可以加氫。關(guān)于燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化期限，衣寶廉也頗有信心地認(rèn)為，可以用5年的時(shí)間解決電池的壽命問(wèn)題，再用5年的時(shí)間解決電池成本問(wèn)題。

“我認(rèn)為，出現(xiàn)第二代氫源燃料電池示范車的高峰，應(yīng)該是在2010年前后。”衣寶廉對(duì)自己正帶的研究生講，“你們畢業(yè)后的工作好不好找，就看2010年這個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果到時(shí)候燃料電池壽命能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明燃料電池汽車可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，屆時(shí)你們就能找到很好的工作、得到較高的薪酬。”

衣寶廉和布什的推斷基本相同，只不過(guò)布什的描述更為形象化，科學(xué)家的描述更有邏輯性和嚴(yán)謹(jǐn)性罷了。

工程中試放大由誰(shuí)買單？

“我們大連化物所得到了中科院知識(shí)創(chuàng)新工程的支持，前些年基礎(chǔ)研究攢下的后勁很足，技術(shù)儲(chǔ)備雄厚。今年，國(guó)內(nèi)大汽車集團(tuán)想介入燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)，他們經(jīng)過(guò)多方的認(rèn)真評(píng)估，最后燃料電池的研發(fā)還是選定大連化物所。這也說(shuō)明，中科院實(shí)施的知識(shí)創(chuàng)新工程起了很大作用。”衣寶廉說(shuō)。

“但應(yīng)用基礎(chǔ)研究只是一方面。我們所雖然取得的成果很多、發(fā)表的文章也很多，但是成果一時(shí)還不能拿到真正的汽車上應(yīng)用，就是不能實(shí)現(xiàn)工程放大。基礎(chǔ)研究與工程中試放大這兩張皮的脫節(jié)問(wèn)題該怎么解決？”張華民像是在自問(wèn)自答。

談到車用燃料電池的工程中試放大，衣寶廉顯得格外憂慮：“工程放大對(duì)車用燃料電池的研究非常重要，不進(jìn)行工程放大、不把我們開(kāi)發(fā)的技術(shù)放到真正的汽車上應(yīng)用，永遠(yuǎn)不知道我們以后生產(chǎn)出來(lái)的車用燃料電池，在汽車開(kāi)到路上時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題。”

張華民介紹，剛剛在大連投入示范運(yùn)行的兩輛觀光旅游車，是大連市政府撥款200萬(wàn)元，大連化物所用多年積累的“863”技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的。其實(shí)就是希望通過(guò)示范車，檢測(cè)考驗(yàn)燃料電池技術(shù)存在的問(wèn)題，并通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行來(lái)發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，以便研究人員在今后的研究中可以對(duì)此進(jìn)行改善，最終推動(dòng)車用燃料電池技術(shù)的發(fā)展。

然而，像大連市政府這樣富有遠(yuǎn)見(jiàn)的支持可遇而不可求。張華民說(shuō)：工程放大始終是制約我國(guó)車用燃料電池技術(shù)發(fā)展的一個(gè)瓶頸。目前，政府部門投入的科研經(jīng)費(fèi)，主要是用以支持燃料電池的基礎(chǔ)研究，那么，工業(yè)放大的大筆經(jīng)費(fèi)該去哪里找？

“雖然國(guó)內(nèi)很多汽車集團(tuán)對(duì)燃料電池很感興趣，但是投入工程放大至少需要幾千萬(wàn)元，一旦失敗，幾千萬(wàn)元就一去無(wú)返地打了水漂，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)在太大，一般都不敢輕易投入。我雖然同時(shí)身兼大連新源動(dòng)力董事長(zhǎng)，但公司的總共股本也就6000多萬(wàn)元，新源動(dòng)力不是不想冒著風(fēng)險(xiǎn)上項(xiàng)目，但它不是幾十萬(wàn)、幾百萬(wàn)元的小打小鬧，若要投幾千萬(wàn)元就顯得力不從心，我也說(shuō)服不了公司各家股東拿這么多的錢來(lái)投。”衣寶廉院士苦笑。大連化物所是新源動(dòng)力股份有限公司的主要股東，衣寶廉是新源動(dòng)力名義上的“老板”，又是大連化物所實(shí)際在編的人員，面臨如此棘手的兩難選擇，他無(wú)計(jì)可施也情有可原。

“以前發(fā)展燃料電池的投資者主要是政府，而今公司已成為發(fā)展燃料電池、尤其是燃料電池電動(dòng)車的投資主體。世界上所有的大汽車公司與石油公司，均已介入燃料電池車的開(kāi)發(fā)。”衣寶廉在他兩年前編寫(xiě)出版的《燃料電池》一書(shū)中，曾經(jīng)援引了下面這樣一組權(quán)威數(shù)據(jù)：“短短幾年時(shí)間，投入約80億美元，研制成功的燃料電池汽車達(dá)到41種，其中轎車/旅行車24種、城市間巴士9種、輕載卡車3種。2003年美國(guó)又宣布了一個(gè)投資25億美元的發(fā)展燃料電池汽車的計(jì)劃（Freedom Car），其中國(guó)家撥款15億美元，三大汽車公司投資10億美元。”

燃料電池的工程中試放大究竟該由誰(shuí)買單？該到哪里去尋找大筆資金的投入支持？這是車用燃料電池技術(shù)從“觀賞”變成“實(shí)用”的關(guān)鍵所在，它成了目前大連化物所科研人員非常“頭大”的問(wèn)題。

誠(chéng)如衣寶廉院士所說(shuō)，燃料電池汽車從研制開(kāi)發(fā)，直至最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，是一場(chǎng)需要厚積薄發(fā)的長(zhǎng)跑，無(wú)論是體力，還是毅力和耐力，都對(duì)運(yùn)動(dòng)員是個(gè)嚴(yán)峻考驗(yàn)。

能不能實(shí)行政府和企業(yè)的AA制，找出一個(gè)最合理而且最公平的“買單”辦法？

為了今后不僅僅是“觀光”

美麗的大連有她的多張名片，比如，大連的美女騎警，大連的星海廣場(chǎng)等，現(xiàn)在，大連又有了她的一張新名片。據(jù)大連市的一份《燃料電池游覽車示范項(xiàng)目實(shí)施方案及進(jìn)展報(bào)告》介紹，“中科院大連市新能源示范基地將作為大連市的又一亮麗的名片，進(jìn)一步提升大連市著眼未來(lái)發(fā)展及和諧潔凈的城市品位。”

大連市已經(jīng)駛向星海廣場(chǎng)的燃料電池示范車，就是大連市新能源示范基地示范內(nèi)容之一。

由中科院大連化物所和大連新源動(dòng)力公司共同主持，除了已經(jīng)完成的燃料電池示范車項(xiàng)目，亦即在星海廣場(chǎng)運(yùn)行的觀光游覽車，今后還將包括某些公交線路，向大連市各界和前來(lái)大連旅游的人士展示不依賴于以石油能源為燃料，而是以氫源為替代燃料、以燃料電池為發(fā)動(dòng)機(jī)的未來(lái)新能源利用新模式。

不久前，由大連市發(fā)改委主持申報(bào)成功的國(guó)家燃料電池及氫源技術(shù)國(guó)家工程中心，其建設(shè)方案已經(jīng)得到了國(guó)家發(fā)改委的認(rèn)可，正式啟動(dòng)并進(jìn)入建設(shè)階段。工程中心的重要建設(shè)內(nèi)容之一，就是建立中國(guó)燃料電池技術(shù)轉(zhuǎn)化和示范的基地。同時(shí)由于還決定，在七賢嶺高新技術(shù)園區(qū)內(nèi)建設(shè)大連化物所國(guó)家工程中心產(chǎn)業(yè)園區(qū)、大連市新能源示范基地將建設(shè)在該園區(qū)。

據(jù)知情者介紹，中國(guó)科學(xué)院、英國(guó)BP公司、中國(guó)石化公司已表示將參加大連新能源示范基地的建設(shè)，大連市政府已對(duì)該建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行相關(guān)協(xié)調(diào)和組織推動(dòng)，國(guó)家科技部也將給予相關(guān)的經(jīng)費(fèi)支持。

大連星海廣場(chǎng)上運(yùn)行的燃料電池觀光示范車，作為大連市燃料電池示范車項(xiàng)目?jī)?nèi)容之一，展示的是相對(duì)比較簡(jiǎn)單的技術(shù)。比如為了提高燃料電池的效率和壽命，采用了燃料電池和蓄電池混合，也就是電—電的混合，而不是內(nèi)燃機(jī)和電池的混合，這樣車在剛啟動(dòng)的時(shí)候，蓄電池可以“幫一下忙”。

星海廣場(chǎng)的觀光車，燃料電池輸出功率只有5kW，儲(chǔ)氫容器為碳纖維增強(qiáng)金屬瓶。該車在2006年4月至10月運(yùn)行，也就是說(shuō)，它在大連市最好的旅游觀光季節(jié)展示，每天只有5小時(shí)，計(jì)劃運(yùn)行兩年。“反正就是那么兩輛觀光車，燃料用完了加加氫就可以，燃料電池可以更換。”衣寶廉院士說(shuō)。

觀光車上配有VCD（車載電視），雖然那只是雕蟲(chóng)小技，但也可以從中看出設(shè)計(jì)者的良苦用心，觀光乘車的時(shí)候可以隨車播放光盤介紹燃料電池技術(shù)，“因?yàn)樾录夹g(shù)的普及首先要讓老百姓都理解”。

或許應(yīng)該為大連市在星海廣場(chǎng)的這張名片上，疊加了“新能源示范基地”這張新名片而喝彩。

但我們?cè)跒榇筮B市如此舉動(dòng)喝彩的同時(shí)，也多少為我國(guó)燃料電池汽車未來(lái)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程擔(dān)憂。

其實(shí)，我國(guó)擁有燃料電池示范車的城市，大連既不是唯一的一個(gè)，更不是最早的一個(gè)。據(jù)估算，北京市現(xiàn)在最起碼就有3臺(tái)要迎接奧運(yùn)的示范車，在聯(lián)合國(guó)環(huán)境署（UNDP）經(jīng)費(fèi)支持下，由清華大學(xué)做整體負(fù)責(zé)單位。北京市預(yù)計(jì)今年投入使用的公交汽車將達(dá)到200輛,這種“零污染”的燃料電池公交汽車上，前端車頭的上方，液晶大字赫然顯示著“科技示范線”。武漢市也有以武漢理工大學(xué)為主研制的示范車。上海市有5臺(tái)“超越”轎車投入示范，同濟(jì)大學(xué)做整體負(fù)責(zé)單位。

燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的研制，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的科研主力有中科院大連化物所、上海神力公司，而大連化物所派生出來(lái)的新源動(dòng)力公司，也可算做是三足鼎立其間的一家。新源動(dòng)力公司主要為上海的“超越”轎車提供發(fā)動(dòng)機(jī)，大連化物所則主要為北京城市客車提供發(fā)動(dòng)機(jī)。

按國(guó)家科技部的要求，參與燃料電池汽車“863”重大專項(xiàng)計(jì)劃的科研攻關(guān)，每個(gè)重要的元部件都有兩個(gè)以上的單位參加競(jìng)爭(zhēng)。目前，我國(guó)主要為轎車提供燃料電池的，是新源動(dòng)力公司和上海神力公司；主要為城市客車提供燃料電池的，則是大連化物所和上海神力公司。

縱觀中國(guó)燃料電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，可謂一路跌跌撞撞、步履蹣跚。直至今天，盡管我們的燃料電池汽車還只能是為了“觀光”，而不能由尋常百姓真正駕駛著開(kāi)上通衢長(zhǎng)街，但我們依然無(wú)畏無(wú)懼，繼續(xù)奮然前行。

當(dāng)然，即使走到“觀光”這一步，中國(guó)燃料電池汽車技術(shù)已屬不易；但它的下一步，它從“樣品”和“展品”變成真正的規(guī)模產(chǎn)品，仍是清晰可見(jiàn)的一路坎坷。

正像衣寶廉院士所表示的，如果不能經(jīng)受這場(chǎng)考驗(yàn)，“行百里，半九十”，只能半途而廢；如果沒(méi)有這樣的心理準(zhǔn)備，一旦前功盡棄，只能追悔莫及。