燃料电池－中国汽车产业未来的亮点

作者：中国汽车工业咨询委员会 陈光祖

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 中国研发电动汽车领域的整体水平基本上是处在与国外同一起跑线上，虽然在一些关键科技上还有很多差距，但国家对发展电动汽车工业抱着很大的决心，因为这是中国汽车产业实现跨越式发展的一个重大机遇。 电动汽车将充分体现信息技术系统工程、生物技术系统工程和氢能源系统工程这三大支柱的融合。国际汽车界人士认为，2010年将是电动汽车研发的决战年，而2020年很有希望进入大批量生产的年代。中国研发电动汽车领域的整体水平基本上是处在与国外同一起跑线上，虽然在一些关键科技上还有很多差距，但国家对发展电动汽车工业抱着很大的决心，因为这是中国汽车产业实现跨越式发展的一个重大机遇。 汽车的“心脏”变化与汽车产业发展息息相关 国际上一些权威科学家预言，在新世纪的初始年代，推动人类社会和经济发展的三大科学支柱是：信息技术系统工程、生物技术系统工程和氢能源系统工程。当前，人们已经意识到这种趋向越来越明显，显示出一种巨大的、走进现实生活的活力。目前，一辆福特Aurus轿车上的计算机要比当年“阿波罗”航天计划中几百万美元的巨型计算机的容量还要大。一种以生物工程为基础的神经网络计算机系统，在汽车空调等方面已进入实用性的实验阶段。这种汽车空调，不再是一种单一的气流，而是利用神经元传感器测定每一乘客的年龄、体质和生活喜好，供给一个个性化的空气场。一种生物柴油被认为是一种清洁的可再生燃料，已进入初步的测试，并获得了令人满意的结果。丰田公司已在新产品RAUM车上应用生物塑料。特别要提及的是，由于氢能源在汽车上不断的扩充应用，将对汽车产业的科技、管理、体制和观念产生一个巨大变革的浪潮，而引发新一轮的汽车产业革命。 从汽车产业的科技发展史看，汽车产业跨越式的发展是与社会能源结构和汽车的“心脏”变化有着紧密的联系。 1769年，世界上第一辆蒸气汽车诞生，在18世纪末和19世纪初，蒸气汽车流行；1831年，世界上第一辆电动汽车诞生，并在19世纪末和20世纪初有过黄金时代；1885年世界上第一辆内燃机汽车诞生，随着石油开采发展和内燃机汽车的普及，促使汽车成为工业社会一种极为重要的产品，得到巨大的发展，以至被誉为“改变世界的机器”。1903年纽约《汽车时代》杂志统计，美国的4200辆的各种机动车中，蒸气汽车占40%，电动汽车占38%，内燃机汽车占22%。到1912年，美国注册的电动汽车达3.4万辆，占各种汽车的首位。在以后的10年时间内，尽管电动汽车的数量有所增加，但却很少人能预料到内燃机汽车会有突破性的发展，内燃机汽车几乎一下子替代了发展近百年的电动汽车，更不用说是蒸气汽车了。 然而，在上世纪的近百年里，内燃机汽车几乎在无节制地发展，也给人类社会带来诸多重大难题。如石油的危机、环境极限性的污染、发达又脆弱的社会交通与安全、极度扩张的城市化、社会阶层的分化等。 2003年中国石油进口依存度达1/3以上，成为世界上第二大石油进口国，仅次于美国，预计2020年达70％，这将严重的威胁中国经济的持续发展和国家的经济安全。而汽车是消耗石油资源的大产业，走电动汽车节能的路子，不能有任何的动摇。 现代电动汽车是最具活力车种 现代电动汽车的产业是机械、电力、磁力、电子、计算机、新能源、新材料和智能控制的多学科、跨领域、高科技的集合体，必须拥有社会广泛组织的、不断持续创新的产业群体，要建设一个以“绿色系统工程”为主导思想的产业机制和网络，这包括从产品的构思和研发，一直延伸到产品设计、制造、销售、服务，以及社会配套工程和产品回收的整个产品生态周期来思考。从20世纪70年代世界石油危机之后，可以说是现代电动汽车发展的新起点。经过近30年努力，特别是近几年的突飞猛进的进步，国际上的电动汽车已显示出其巨大优势，并逐步形成比较一致的“三横、三纵、三系统”的发展框架。 “三横”是指：纯电池电动汽车，混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。 “三纵”是指：高效能车用电池，先进的电机技术和信息驱动控制系统。 “三系统”是指：新型电动汽车产品设计系统，社会应用工程系统，新型的能源开发与管理系统。 当前，纯电池电动汽车的电池质量和价格，在非公路领域中应用显出很大优势，但作为电动汽车产业应用还有不少争议和探索；燃料电池电动汽车被世界业内人士认为是未来电动汽车的主导产品，近年来在产业化实验方面取得很惊人的进展，有望在不久的未来成为商业化的产品；混合动力电动汽车，在技术上已经较成熟，近年已形成批量生产和商业化应用。因为车用燃料电池的技术尚未完全过关，燃料电池和电池组合的混合动力电动汽车成为一种燃料电池电动汽车的过渡性产品。 中国电动汽车的发展经过若干年的积极和艰苦的探索，其发展思路基本上与国际上电动汽车的发展格局吻合。近年中国纯电池汽车的研发比较活跃，这是既符合电动汽车自身发展的科学规律，也是符合中国发展电动汽车的国情与特色。 燃料电池将商品化 新型的燃料电池是采用氢和氧化学反应产生能量转换为电能，排出的只是水，具有零排放、高效率和资源再生等优点，燃料电池技术的迅速发展打开了21世纪氢能源社会大门。2002年6月在加拿大召开的第14届世界氢能源大会上，提出了以燃料电池为主导产品的氢能源社会的概念。此后，美、加、日、冰岛、欧洲等国家先后宣布，要大力发展以燃料电池为基础的、在社会上广泛应用的新能源，向氢社会迈进。 在美国，《时代周刊》将燃料电池列为21世纪10大高科技之首。布什总统在2002年宣布出台“Freedomcar”计划，确定将使用燃料电池为社会主要能源，首先在汽车产品上应用。美国能源部制订了“氢计划”，要求在2010年燃料电池电动汽车计划达到市场份额25%，2015至2020年燃料电池的电动汽车和氢燃料加注基础设施要准备就绪。 美国已在一些大型集装箱牵引汽车上加装燃料电池，让驾驶人员在停车休息时关掉大马力的柴油发动机，改以燃料电池供电给空调、热饭、看影视娱乐等活动。美国汽车通用公司目标是：到2010年，电动汽车（包括燃料电池的混合动力电动汽车在内）的销售量要达到100万辆。福特公司声称，在25年内，福特公司将在75%轻型汽车上采用混合动力电动汽车。2003年两家公司相继宣布，停止研制纯电池电动汽车的，集中力量开发燃料电池电动汽车。 日本政府宣布要采取最大限度措施支持燃料电池的发展。经济产业已组成“燃料电池项目小组”，进行燃料电池应用的普及推广，计划在2010年前把汽车用燃料电池价格降低到目前普通汽车发动机的相等水平。目标是2020年燃料电池电动汽车保有量达500万辆以上，建设3800个氢加注站。 丰田汽车公司自1997年以来累计上市14万辆混合动力电动汽车。自1999年以来已推出五种燃料电池混合动力电动汽车，计划到2005年在全球范围内生产30万辆。 在冰岛，2003年有三辆燃料电池的公共汽车行驶在首都雷克雅夫克街头，同年4月24日世界上首座燃料电池加氢站在冰岛投入使用。计划用40年时间，建成冰岛的“氢社会”。 在欧洲，欧盟正在推行两项大规模的燃料电池巴士示范性合作试验计划：欧洲清洁城市运输系统（CUTE）和欧洲生态城市运输系统（ECTS）。参与这项目的有九个国家、13个大城市、40个企业、31辆燃料电池巴士，从2002年6月开始到2006年7月进行证实性产品生命周期分析和对氢燃料供应设施建设运用验证，预计应用四种不同加氢试验装置，为今后动态地实用化做准备。法国PSA集团表示，在2015年，PSA有大批燃料电动汽车投放市场。 戴－克公司于1994年5月推出最初的燃料电池小型汽车，2000年11月推出的NECAR5应用甲醇重整器，实现燃料电池小型化和高功率化方案。2002年5月20日到6月4日， NECAR5从美国西部旧金山横穿美国大陆，到达东部的华盛顿，实现无故障行驶记录。2003年3月NECAR5又在日本横滨地区进行日本道路的公开试验。 美国ABI公司预测，2011年，全球燃料电池电动汽车的产量将达到240万辆，约占全球汽车总产量3.4%。2010年将是燃料电池电动汽车的快战年，真正成气候可能要到2020年，这种预测国内外汽车界人士是认同的。 中国汽车产业抓住跨越式发展的机遇 中国在燃料电池的研究方面并不算晚。早在1958年，天津电源研究所已开展了固态式燃料电池的研究工作。70年代随着航天事业发展，中科院大连化学物理研究所也开展了甲醇质子交换膜燃料电池。80年代，在当时科委“国家电动汽车技术研究”项目推动下，中国着手开展电动车的科研工作，经过“八五”、“九五”规划的实施，一些专业从事电动汽车的产、学、研机构相继成立，并积累不少经验和成果。进入90年代，大连物化所、上海硫酸研究所、清华大学、浙江大学对研制燃料电池工作都取得一定成果。“十五”国家已将电动汽车列入“863”重大科技攻关项目，花费更大气力来搞电动汽车。 以上海燃料电池系统公司为代表的燃料电池研制工作，已进入了实质性试验应用阶段。2002年5月，上海燃料电池系统公司和同济大学新能源汽车工程中心试制成“春晖一号”电池和燃料电池组合的混合动力四轮微型电动汽车。北京客车厂、清华大学、北京世纪富燃料电池公司、大连化学物理研究所联合研制的燃料电池客车已完成样车工作。2003年8月由上汽集团、同济大学等联合研发出具有自主产权的燃料电池混合动力轿车“超越一号”样车，今年底将完成第二代样车开发工作。 最近，在全球基金和联合国开发设计署支持下，“燃料电池公共汽车在中国商业化”项目已启动，共安排3500万美元，国际资助1/3，中国政府出资1/3，上海、北京各出资500万美元。目标是：1996至2007年，先后有12辆燃料电池公共汽车在世界各国招标，北京、上海各六辆进行示范性运行，2007至2015年将扩充到10个城市。并于今秋在北京实行招标。 中国电动汽车专家认为，今后的五年里，中国电动汽车将会有重大的进展。可以说，中国研发电动汽车领域的整体水平基本上是处在与国外同一起跑线上，虽然在一些关键科技上还有很多差距，困难极大，但国家对发展电动汽车工业的决心是很大的，因为这是中国汽车产业实现跨越式发展的一次重大机遇。我们贯彻的是：坚定信念，立足现状、市场导向、自主创新、动态选择、实现突破的方针，特别指出，要少讲科技“成果”，要有解决问题的产业化，要以走向普及化为目标。中国汽车工业研发产品工作上教训实在太多了，一定要有解决现实问题的艰难努力，否则中国汽车工业会失去推动跨越发展的一个重大机遇。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (10/14/2004)