【甬派】新能源新风口，燃料电池产业链能在宁波长多长？
甬派客户端记者 张璟璟 金鹭 通讯员 高晓静
（2018年 6月29日，在日本爱知县的丰田元町工厂，两名员工将丰田氢燃料电池车MIRAI推向下一个工位。新华社记者华义摄）
纯电动车，还是插电式混合动力车？想选购新能源汽车的你，今后可以加上一个备选项：转化能效更高、碳零排放、无噪音污染、无需更换电池的燃料电池汽车。
新一年度的新能源汽车补贴政策近日落地，对符合标准的新能源车按照同期中央财政补助标准1:0.5给予地方财政补助。宁波地补对象，包括纯电动汽车、插电式混合动力车（含增程式）和燃料电池汽车。
相较于前两种新能源车，燃料电池汽车对市民而言较为陌生。然而在新能源补贴加速退坡的趋势下，国家层面继续保持对它的补贴不变，地方上，上海、广东等地也明确提出对它进行补贴，且有些高于对纯电、插电混动汽车的补贴。
什么是燃料电池？在清洁能源替代石化能源的大趋势下，燃料电池动力是否足够强劲？在汽车产业已成第一产业的制造业重镇宁波，燃料电池是否能成为新产业？
燃料电池，不是一块电池，是一台发电机
化学电解水实验大家一定陌生，水中通入直流电，在电流的作用下，水中氢、氧原子重新组合，产生氢气和氧气。而燃料电池，正是利用水的电解逆过程，成为一台"发电机"，区别于属储能器范畴的电池。
燃料电池，一种把燃料和氧化剂中的化学能直接转换成电能的装置，又称电化学发电器，实际过程是氧化还原反应。由阴极通入的燃料气一般是氢气、甲醇、乙醇、煤气、天然气等，阳极通入的氧化剂则为氧气。
燃料发电，被称为继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。
1839年，英国人格罗夫（William Grove）发现了水解过程逆反应的发电现象，并发表了全球首篇有关燃料电池的研究报告。20世纪60年代，燃料电池已成功应用于美国航天局太空计划中。
中科院宁波材料所新能源技术研究所研究员官万兵博士介绍，按电解质不同，燃料电池分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸碱性燃料电池（PAFC）、熔融碳酸岩电池（MCFC）、固体氧化型燃料电池（SOFC）和固体高分子型质子交换膜燃料电池（PEMFC）等，而后两种是目前主流的技术。
（不同燃料电池性能比较）
与传统发电方式相比，燃料电池有其特殊之处：在反应过程中，燃料电池能量转换过程无明火燃烧活动，所以能量转换效率不受“卡诺循环”限制。除此之外，燃料电池还具有燃料多样化、噪音低、排气较清洁、对环境污染小、维修性好以及可靠性高等优点。
燃料电池历经200多年的发展，如今已逐步走出实验室，融入到人类社会生活中。航天飞机电力供应、深海潜艇续航电源，医院、商场、学校等公共场所的备用电源，新能源汽车的动力系统……其中，燃料电池汽车商用研发尤为受人关注。
要知道，内燃机化学能转化率仅40%左右，而燃料电池的能量转化率可达85%；在能量密度、功率密度、充电时间等方面的表现，燃料电池均远优于目前应用的锂电池。
最为人称道的是，无论是纯电动汽车还是插电混动汽车，电池的材料与电力本身的生产过程仍存在碳排放，而燃料电池多以氢氧为原料，原料可谓取之不竭，且真正做到了零排放，
因此，发达国家都将大型燃料电池的开发作为重点研究项目，企业界也纷纷斥以巨资，从事燃料电池技术的研究与开发，并取得重要成果。
“未来”已来，应用逐步扩大
本月初，丰田展示了其第二版燃料电池车Class 8零排放卡车计划；上月，该公司宣布将提升燃料电池汽车的产量来降低燃料电池汽车的研发成本，再次将发展并推广燃料电池的决心公之于众。
（丰田燃料电池卡车Class 8。资料图）
事实上，早在2014年，丰田推出旗下首款正式量产的燃料电池汽车——Mirai（未来），使用质子膜交换的低温燃料电池。
据介绍，MIRAI一次可加氢5千克，每千克约合66元人民币，一次加满氢约3分钟，可行650公里，相比于市面上大多数电动车续航表现优秀很多。
目前这款车在日本的官方售价折合人民币43万元左右，经过各级政府补贴后个人购车大约需要30万元人民币。
（只排放水的丰田氢燃料电池车MIRAI被称为“终极环保车”，2014年底面市以来备受关注。新华社记者华义摄）
然而受限于成本高、加氢站数量不足、氢气制备和储运等，目前Mirai在全球仅销售6000辆。
势银智库研究副总邬佳益表示，燃料电池有待于在技术、成本、应用的方面突破。
比如，国内发展路线从商用车入手，自2017年以来燃料电池汽车推广目录都是客车和专用车，相对而言对燃料电池系统要求较低，符合目前国内燃料电池的技术水平。燃料电池乘用车对燃料电池系统要求很高，也体现了国内和国外的技术差距巨大。
从材料购置成本来看，氢燃料电池汽车高于纯电动汽车，更无法和传统燃油汽车竞争。国内商用车电堆价格在小规模的情况大约每千瓦8000-10000万元，目前大部分商用车采用的30千瓦电堆价格约30万元，如果算系统价格还将上升一倍，占整车价格一半以上；而相同性能的纯电动汽车动力电池的价格，则低了一半多。国产化和规模化是未来降低成本的主要手段。
除了成本因素外，制约燃料电池电池汽车应用的另一个关键就是基础设施，目前国内加氢站数量只有十几座，基本都是内部示范运营站，除了特定的物流车和公交车等固定线路的车辆外，还无法满足规模化和线路未固定车辆的应用。加氢站的成本和审批是推进力度缓慢的主要原因。
燃料电池在宁波，科研全国领先、已有项目落地
虽然与日本、北美、欧洲相比，我国在燃料电池领域起步较晚，且研究一度中断，但近年来燃料电池再度成为热点。受益于需求、政策拉动，广东、上海等地燃料电池项目纷纷落地。
比如，大连的新源动力与中科院大连化物研究所正在进行关于国家重点研发计划项目电堆项目的合作。开发的HYMOD-300型车用燃料电池电堆模块，成为我国首例自主研发的超越5000小时耐久性的燃料电池产品。
去年2017年9月，上海首个氢能源基础设施投资建设运营平台成立，力争在3至5年内建成“环上海加氢站走廊”。
今年2月底，总投资大约8亿人民币的氢燃料电池膜电极产业化项目在广州黄埔区正式落户。
今年5月，潍柴动力3.4亿收购全球先进的固态氧化物燃料电池供应商——英国锡里斯动力20%股权，进军燃料电池市场。
宇通客车3辆氢燃料电池公交车即将投入郑州公交线运行，标志着宇通客车自主研发、制造的氢燃料电池公交车全面进入商业示范运行阶段。此前，成都、郑州、张家口、广州等地也相继更换了一批燃料电池公交车……
“宁波作为重要的汽车生产基地，又具备完善的制造业，特别是新材料的产业基础和大量工业副产氢的优势下，在燃料电池方面应有发展的光明前景。”邬佳益表示，除了汽车，还可在无人机、仓储货运叉车、分布式发电和储能等领域应用。
总的来看，燃料电池产业主要分为上游的制氢、储氢、运氢、加氢站，中游的电池材料、电堆、系统、辅助部件，下游的交通、固定和便携领域应用等细分行业。
宁波市发改委有关负责介绍，目前宁波已经有相关产业落地。比如，位于慈溪的宁波中科科创新能源科技有限公司，是宁波一家燃料电池相关企业。
这家甬企推出的高金属载量催化剂适用于氢-氧（空）质子交换膜燃料电池、直接醇类燃料电池、金属-空气电池和传感器等产品的主要技术指标达到国际同类产品水平，并在市场中得到了检验。
（中科院宁波材料官万兵团队。受访者供图）
而在燃料电池科研领域，中科院材料所官万兵团队主攻固体氧化物高温燃料电池，在国内外都处于领先水平。
据介绍，中科院宁波材料所燃料电池与能源技术事业部成立于12年前；2015 年 1 月，官万兵博士与王建新博士成立了新的研究组——陶瓷能源材料与电池研究组。新团队继承了原有研究部的核心技术，并在此基础上进一步拓展，逐步形成了新的特色。
成立三年多来，在重点分析影响高温燃料电池寿命问题的基础上，提出了全新的结构电池，并围绕该结构电池，分别布局了新材料与电池制备技术、电堆设计与集成、电解应用等三大方面的研究。
有别于目前大家谈论的比较的低温氢燃料电池（PEMFC），固态氧化物燃料电池（SOFC）可以称为“氧燃料电池”，具有自己的特点——
工作温度通常在600~850℃，电极反应速率大大提高，电解质是固态陶瓷，避免使用铂金等贵金属催化剂，降低原料成本；
SOFC 排放出的高温气体含有极高的热能，通过热电联供方式可将能量转换效率提升到90%以上；
SOFC在大规模电站发电、分布式发电、移动电源、储能、汽车增程器等方面具有广泛的应用前景，对缓解能源危机和降低碳排放具有重要意义。
（图片来自EVTank微信公号）
有机构预测测算，2020年中国市场燃料电池的需求量将达到230.0MW，占全球的市场的比重由2015年的3.9%上升到14.4%。届时，中国将成为全球主要的燃料电池生产和销售国。
在官万兵看来，燃料电池已具备大规模工业化生产的能力，成本逐渐走低，未来燃料电池产业将迎来迅速产业化阶段。宁波应该加快科研机构与企业联动，培育、布局产业链。
他希望，团队的成果能早日落地产业化。他乐于见到宁波像大连那样，在燃料电池产业上有所建树，后者依托中科院大连化物所，布局低温燃料电池领域且引领全国发展。
新闻多一点
产业风口
在业界看来，中国燃料电池产业发展整体进程较国外相对缓慢，技术创新相对滞后，大多集中在非核心技术领域的突破。而且，在投入非常有限的情况下，重复建设和资源浪费现象却非常严重。由于缺乏国家的引导，相关企业信心不足，让产业的可持续发展受到一定影响。
不过，这种情况在最近两年有了改变。与国家对电动汽车补贴不断退坡的情形相反，对于燃料电池的补贴国家依然保持着较大的倾斜力度，补贴政策将一直持续到2020年。与此同时，燃料电池发展的安全问题和行业标准、生产成本也正在不断变化升级。据了解，我国燃料电池相关发展标准已达59条。
地方上，上海市于去年底印发了《上海市燃料电池汽车发展规划》。明确了六大发展任务，分别是构建应用驱动的发展模式，即探索互联网与新能源深度融合的燃料电池汽车创新运营商业模式，设置燃料电池汽车商业运营示范区，开展公共交通、定制共享班车、分时租赁等运营示范，牵引上海燃料电池汽车产业快速发展；规划加氢站建设，推动环上海加氢站走廊、嘉定、崇明、上海化工区、临港等示范区域加氢站的规划与建设；创建产业园区，推动国际汽车城科技创新港、同济科技园、外冈新能源汽车及关键零部件产业基地等燃料电池汽车相关园区建设，吸引人才、资金和产业链上下游企业进一步集聚，至2025年，在关键材料、零部件与核心产品领域，形成国内顶尖，国际领先的龙头企业3-5家；以及建设公共服务平台、实施重大专项、设立产业基金。
（原文发布于2018年8月17日甬派客户端）