——也谈中国燃料电池汽车驶向何方?

中国工程院院士 杨裕生

    “为什么在外国人吹捧地球上没有天然资源的‘氢’的时候,我们有些人偏偏会跟风跟得那么紧?为什么在布什改弦易辙之后,却又一改‘跟风’的习惯,与当年响应‘氢经济’的热闹场面形成鲜明对照,对布什今年2月讲话的反应十分冷淡。”

    “我不是说,凡是美国总统的讲话我们都要转述,也不是说我们的媒体都要报道。但是利用他几年前的讲话曾经大做文章者‘们’,现今是有责任向受过他们宣传和影响的大众客观地介绍布什的新调门的,这样才能免除因有什么利害关系而故意保持沉默、甚至继续误导群众之嫌。”

    “在北京、上海等极少数超大城市的个别公交线上进行燃料电池公交车的长期试运行是可以的,但应主要以考验我国自行研制车辆的性能、发现问题为目标。”

    “能量转换效率的巨大差距,意味着建立于以电解水制氢为主要基础上的‘氢经济’是不‘经济’的!”

    “姑且不论所谓‘氢经济’在经济学上怎样解释,也不论经济学家们对它是否认可,但是至少人们似乎亏待了给人类作出过而且仍在作出极为巨大贡献的煤炭和石油,不曾提个什么‘煤经济’、‘油经济’的新口号!也没有给同是二次能源的电力提个什么‘电经济’的美名!”

    《科学时报》2006年9月4日头版头条刊载了记者郑千里和张巧玲题为《中国燃料电池汽车驶向何方?》的文章,就大连两辆燃料电池观光车试运行,发表了长篇评论和专家访谈,并且间接引述了美国总统布什今年2月对燃料电池汽车发展前景的推断。读来不禁与布什几年前的“氢经济”论联想起来,颇有感触。

“氢经济”论在我国的阴影

    美国总统布什执政(尤其是“9·11”事件)后,把研发燃料电池汽车提高到了能源安全和国家经济安全的位置,同时提出建立“氢经济”的口号,制定了实现氢经济的路线图。“氢经济”也被我国一些人大为鼓吹,有的媒体参与渲染,甚至有人认为氢燃料电池汽车在未来几年内就能产业化,推动我国汽车的跨越式发展,就能解决我国能源结构、能源安全和环境污染问题了。于是,“氢经济”论在我国的“热度”不亚于它的“出生地”,并集中反映在燃料电池汽车的研制热情和政府部门对其投入的相对强度上。

    姑且不论所谓“氢经济”在经济学上怎样解释,也不论经济学家们对它是否认可,但是至少人们似乎亏待了给人类作出过而且仍在作出极为巨大贡献的煤炭和石油,不曾提个什么“煤经济”、“油经济”的新口号!也没有给同是二次能源的电力提个什么“电经济”的美名!为什么在外国人吹捧地球上没有天然资源的“氢”的时候,我们有些人偏偏会跟风跟得那么紧?为什么在布什改弦易辙之后,却又一改“跟风”的习惯,与当年响应“氢经济”的热闹场面形成鲜明对照,对布什今年2月讲话的反应十分冷淡。不仅如此,而且前些时传闻此起彼伏,譬如,“十一五”“863”计划仍将氢燃料电池汽车作为“节能与新能源汽车”重大项目的重点,“十一五”国家将对氢燃料电池汽车投入5个多亿,上海将实行燃料电池轿车“百千万”计划(2008年达到100台、2010年达到1000台、2015年达到10000台),等等。

    我国的“节能与新能源汽车”当前应该如何发展?长远又该怎么样做?以什么样的指导思想、怎样来发展我国的燃料电池汽车,看来仍与“氢经济”的阴影不无关系。

布什变调,外企降温

    记者郑千里和张巧玲的文章,引述的美国总统布什对燃料电池汽车发展前景的推断,是今年2月布什关于车用燃油出路的谈话的一部分。布什在这次谈话中对车用能源提了三条解决办法,一是油电混合动力车,二是使用乙醇-汽油混合燃料,这两段他都用了较长的篇幅;在说到第三个解决办法氢能燃料电池时,他简明扼要地说:“这不是近期的解决办法,也不是中期的解决办法,而确实是远期的解决办法”。与前几年美国总统“氢经济”的论调对比,这不能不认为是他观念的大转变。燃料电池汽车何时可以为大众接受而大量使用,影响的因素很多,对其推测本来可以百家争鸣,“变调”也不是羞耻,这说明他对此事有了新的认识,而且改变调门是有点勇气。

    时过7个月,《科学时报》做了一件其他人士、报刊也应该做而至今没有做的事。我不是说,凡是美国总统的讲话我们都要转述,也不是说我们的媒体都要报道。但是利用他几年前的讲话曾经大做文章者“们”,现今是有责任向受过他们宣传和影响的大众客观地介绍布什的新调门的,这样才能免除因有什么利害关系而故意保持沉默、甚至继续误导群众之嫌。

    不仅外国政治家变了调,外国的企业家降温降得更早。还记得,1999年初各大汽车公司争先恐后地宣布定于2003年或2004年实现PEMFC电动车商业化生产,“竞争”十分激烈,丰田公司就是其中的一家。但是,2005年1月20日AUTOWEEK杂志一篇题为《丰田公司的专家声称,大容量氢能燃料电池汽车至少离我们25年》(TOYOTA EXPERT SAYS HIGH-VOLUME, HYDROGEN-POWERED FUEL CELL CARS AT LEAST 25 YEARS AWAY)的文章报道,丰田公司的先进技术组的全国经理BILL REINERT说:除非燃料电池堆和氢存储系统的成本降低有所突破,否则燃料电池车辆最早也要到2030年才能大量生产。

    加拿大巴拉德公司的燃料电池开发可说是执全球之牛耳,美、德、日等国11家汽车公司曾采用巴拉德公司的燃料电池装配电动车。1998年3月巴拉德公司的燃料电池公交车投入运行,功率200KW,更是风光一时。但是,这几年巴拉德公司连年亏本,股票价下跌,2003年财政年度亏损1.251亿美元,2004年财政年度亏损1.754亿美元。曾有传闻,该公司有意向出售。试想,如果能在短期内转亏为盈,他们会乐意出售自己吗? [NextPage]

我国发展燃料电池汽车应先打稳基础

    2001年国家“863”计划电动汽车重大专项开始实施,国家投入8个多亿,带动企业投入共20多个亿,发展以纯电池、燃料电池、混合动力三种动力的电动车,国拨经费安排以燃料电池汽车为主。历经五年,专项结束,取得了很大进展,研制出了各种类型的多台样车,成绩不小。

    但是,五年的实践也充分暴露出燃料电池的先天不足,燃料电池车辆要迈入商业化生产阶段还有很长的路要走。由于基础研究薄弱,目前我国燃料电池的寿命太短(不足1500小时),对温度、空气湿度和含硫气体等的适应能力很差,可靠性有待提高;主要材料用量大而贵(其中,进口质子交换膜每平方米数百美元);氢的储存尚无好办法(金属氢化物储氢率太低,高压罐储氢耗能太高,安全上也有问题),充氢基础设施投资巨大;车辆价格高,无法进入市场;氢气制备消耗一次能源太高,通过燃料电池转化为电能的总效率低。这些问题都要通过艰苦、长期的科技进步,反复的验证改进,才能解决。

    目前国外燃料电池汽车的价格太高,燃料电池小客车大约为100万美元/辆,大客车价格约为200万美元/辆;国内如生产,价格也不会太低。如此高价格的燃料电池汽车,政府机构可能是唯一的用户,因此目前燃料电池汽车的生产、使用,都要全靠公款支撑。可见,按照我国的经济实力和工业技术水平,在近期和中期内不可能依靠氢能和燃料电池车解决排放和能源问题。

    当然,在北京、上海等极少数超大城市的个别公交线上进行燃料电池公交车的长期试运行是可以的,但应主要以考验我国自行研制车辆的性能、发现问题为目标。进行考验性能的试运行,无论是小轿车,还是公共交通的大客车,车辆数量均不需太多,绝不必花几十亿搞什么“百千万”计划。

    氢能技术和燃料电池汽车技术要作艰苦、长期的科技进步,当然需要投入。看来,现在国家科技部真的下了狠劲了。“863”计划先进能源技术领域2006年度计划指南中,氢能与燃料电池技术专题年度经费预算定为7500万元。“863”计划新材料技术领域2006年度计划指南中,燃料电池材料关键技术的年度经费预算又有750万元,相信“十一五”后几年内还会有经费支持。再加上自然科学基金和“973”计划等的支持,如此坚持四五个五年计划,氢能技术和燃料电池技术的发展一定大有可为。

近期我国电动车发展之我见

    “十一五”863计划已经开始,科技部将投入十几亿实施“节能与新能源汽车”重大项目计划。

完全赞同最近倪维斗等十位院士的联名建议:

    “这个计划的经费安排不要再以氢燃料电池为主了。氢能燃料电池的研究要作长期的打算,细水长流,切切实实地解决关键材料和关键科学技术问题,特别是将提高环境适应性、提高可靠性、大幅度延长寿命和研究低成本材料及零部件作为重点,而不要急于‘汽车换代’,更不要急于打算扩大批量生产。

    ‘节能与新能源汽车’重大项目计划,应以近期和中期能起‘份额’作用的汽车车种(两个左右)及其相关技术为重点,以便早日真正地、大规模地发挥‘节能与新能源’的作用。

    其他各种在近5~10年左右能发挥显著作用的清洁和节能车种,在综合交通体系中也应优化配置,发挥其所长,国家科研经费要给以恰当的、不低于对氢燃料电池汽车的支持。”

    除此以外,我想补充的是,纯电动汽车及混合动力车都要用蓄电池,目前多种电源正处于并驾齐驱的发展中,铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、金属空气电池,各有问题,也各有特色。这些电池的共同特点是“充电—放电”循环的能量转换效率高达60%~80%,比目前燃料电池中“电—电解水制氢—电”循环的能量转换总效率35%左右要高出一倍左右。不言而喻,能量转换效率的巨大差距,意味着建立于以电解水制氢为主要基础上的“氢经济”是不“经济”的!因此,一,希望热心于氢能技术和燃料电池技术的人们时刻不忘目前这能量转换效率的巨大差距,找出特别廉价的制氢途径,研制出发电效率特别高的燃料电池来。二,建议国家科技部像支持燃料电池一样加大对蓄电技术研究的投入,大力推进蓄电技术发展,持续地提高比能量、安全性、比功率、性价比;应该让它们(也包括燃料电池在内)在公平的竞争中加速技术的进步,为解决我国能源问题各自作出尽量大的贡献。