“喝氫排水”，一直是汽車行業(yè)看得到、夠不著的科學(xué)命題。美好的技術(shù)與產(chǎn)品設(shè)想面前，有人投入巨資不見遲遲回響，有人甚至淪為行業(yè)笑柄。相比電動汽車風(fēng)頭無兩，這條“氫路”從來都不好走。
近日，上汽集團(tuán)發(fā)布了第一款面向市場的高端氫燃料電池mpv汽車，并高調(diào)拋出五年內(nèi)推出十款燃料電池汽車、形成萬輛級銷售規(guī)模的“氫戰(zhàn)略”。
而在三個月前，領(lǐng)跑全球氫能汽車技術(shù)的豐田汽車，宣布與中國的一汽、東風(fēng)、廣汽、北汽等大型車企共同成立“聯(lián)合燃料電池系統(tǒng)研發(fā)(北京)有限公司”，開展商用車氫燃料電池系統(tǒng)研發(fā)。
兩家世界知名車企先后在氫能汽車領(lǐng)域?qū)嵤按髣幼鳌?，絕非巧合。從企業(yè)透露的技術(shù)和產(chǎn)品最新進(jìn)展看，氫燃料電池汽車早已不是“華而不實(shí)”的概念性產(chǎn)品。如今，大批量生產(chǎn)、大規(guī)模市場投放已經(jīng)具備了相當(dāng)成熟的基礎(chǔ)。
“大動作”中，還有個細(xì)節(jié)頗具深意：豐田與中國合作伙伴們組建的聯(lián)盟里，恰恰沒有國內(nèi)最大車企上汽集團(tuán)。在業(yè)內(nèi)看來，兩大企業(yè)在氫能汽車領(lǐng)域，已經(jīng)到了直接競爭階段，潛力巨大的中國市場，是它們共同的競技舞臺。
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放棄與堅(jiān)持
氫可以作為驅(qū)動機(jī)器的燃料，是化學(xué)課本上最基礎(chǔ)的知識。但現(xiàn)實(shí)中，至今一提起氫能汽車，卻總伴隨著“不靠譜”的質(zhì)疑之聲。
50年前，美國宇航員尼爾·阿姆斯特朗乘著阿波羅11號飛船登上月球，飛船上一個不起眼的科技，卻引起了一些科技人士的注意。他們關(guān)注到，飛船使用燃料電池作為主電源，并且在1968年至1972年間的12次飛行任務(wù)中均未出現(xiàn)任何事故。
美國人的登月計(jì)劃讓燃料電池第一次進(jìn)入公眾視野，當(dāng)時世界汽車工業(yè)高速發(fā)展，燃料電池汽車順理成章地成為探索方向。但在世界大國紛紛入場后，加拿大人和德國人卻占得先機(jī)。
1993年，加拿大巴拉德公司才推出世界上第一輛以氫燃料電池為動力系統(tǒng)的樣車。燃料電池的民用之路出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)。一年后，奔馳necar 1問世，成為世界上第一輛真正意義上的氫燃料電池汽車?！斑@是一個新時代，其意義可以與戴姆勒和卡爾·本茨制造出第一輛以內(nèi)燃發(fā)動機(jī)為動力的車輛相比?！睍r任戴姆勒-奔馳集團(tuán)技術(shù)研究主任赫默特·韋樂激動萬分。
一時間，人們樂觀地認(rèn)為，汽車產(chǎn)業(yè)將從“點(diǎn)火燃燒時代”進(jìn)入“電化學(xué)時代”。幾乎和奔馳同時代，豐田、本田、日產(chǎn)、大眾、福特、現(xiàn)代、歐寶等世界主要車企紛紛入場。
可是樂觀并非會有好的結(jié)果。問題隨著氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化的深入，越積越多。
電堆反應(yīng)需要貴金屬鉑作為催化劑，成本高昂；燃料電池系統(tǒng)太大，難以在乘用車中布置；加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施匱乏，需要重新建立一套能源體系……這些都成為燃料電池汽車投入商業(yè)化應(yīng)用的掣肘。
更讓氫燃料電池產(chǎn)業(yè)界人士意想不到的是，當(dāng)他們正為突破民用產(chǎn)業(yè)化“卡脖子”技術(shù)苦苦尋覓時，鋰電池技術(shù)獲得巨大飛越。這無異于雪上加霜。特別在2010年之后，電動汽車異軍突起，這讓先后進(jìn)入燃料電池汽車賽場的世界各大車企紛紛調(diào)轉(zhuǎn)新能源戰(zhàn)略方向，只剩下少數(shù)幾家車企依然在堅(jiān)持。畢竟面臨全球汽車市場白熱化競爭，市場重壓下，很少有股東能忍受企業(yè)在一個看不到亮光的“無底洞”里越陷越深。
眾車企紛紛抽身后，“無底洞”里只剩豐田勇往直前。也正是這家全球汽車龍頭企業(yè)的堅(jiān)持，讓即將進(jìn)入歷史故紙堆的技術(shù)有了再次興起的可能。
1992年，豐田加入氫燃料電池汽車的研發(fā)大軍。4年之后，豐田第一款燃料電池汽車fchv-1面世，并參加了大阪游行。這是一款改裝自rav4的燃料電池概念車，續(xù)航里程達(dá)到250公里。
之后19年，歷經(jīng)數(shù)次設(shè)計(jì)思路更改，7次車型的升級迭代，2015年，mirai上線：加氫3分鐘，續(xù)航500公里，令世界驚艷。
mirai在日文中意為“未來”，因?yàn)樨S田汽車社社長豐田章男認(rèn)為，這是把錢投在有未來的地方。上市時，mirai在日本國內(nèi)售價(jià)720萬日元，經(jīng)日本政府補(bǔ)貼后，用戶到手價(jià)500萬日元，約為一輛豐田“皇冠”轎車的價(jià)格?！爸辽?1世紀(jì)以來，在氫燃料電池領(lǐng)域，豐田就是行業(yè)的標(biāo)桿?！逼嚇I(yè)內(nèi)人士表示。
從量產(chǎn)方面看，豐田的氫燃料電池汽車是成功的。但從商業(yè)方面看，卻不盡如人意。市場數(shù)據(jù)顯示，2015年上市至今，mirai的累計(jì)銷量剛剛超過1萬輛?！皩淙剂想姵厥紫葢?yīng)用于乘用車進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化，可能并不是一個最佳選擇。”豐田經(jīng)營者開始思考。
深思熟慮之后，豐田開始調(diào)整氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)化之路，將產(chǎn)品線瞄準(zhǔn)商用車，并同時將產(chǎn)業(yè)化的市場從日本移到了中國。今年6月份，豐田決定與一汽、東風(fēng)、廣汽、北汽等汽車集團(tuán)成立“聯(lián)合燃料電池系統(tǒng)研發(fā)(北京)有限公司”，正式踏入商用車氫燃料電池系統(tǒng)領(lǐng)域?！爸袊侨蜃畲蟮钠囀袌觯彩菍夹g(shù)變革最敏感、接受度最高的市場?！逼囀袌龇治鋈耸空J(rèn)為，這是豐田實(shí)施新計(jì)劃的根本原因。
按照規(guī)劃，“聯(lián)合燃料電池系統(tǒng)研發(fā)(北京)有限公司”被定位為開放式技術(shù)合作與研發(fā)平臺，將開展?jié)M足中國市場需求的“fc電堆等的組件技術(shù)”“ fc系統(tǒng)控制技術(shù)”以及“車輛搭載技術(shù)”等一系列技術(shù)研發(fā)工作。
“中國是全球最大的汽車市場，也是對技術(shù)變革最敏感、接受度最高的市場。”汽車市場分析人士認(rèn)為，這是豐田實(shí)施新計(jì)劃的根本原因?！翱?0年過去，現(xiàn)在豐田真的是著急了。”
2
隱秘的車道
豐田行至半程時，2001年，一個代號為“鳳凰一號”的項(xiàng)目在上汽集團(tuán)內(nèi)部悄悄成立。
當(dāng)時，豐田是全球汽車?yán)洗?。上汽在改革開放中，通過合資合作迅速成長。上海汽車產(chǎn)業(yè)剛剛由“國外導(dǎo)入期”，向“內(nèi)生增長期”轉(zhuǎn)型。彼時，滿大街跑的是上海大眾的桑塔納，上海通用的賽歐則剛剛成為現(xiàn)象級產(chǎn)品。從市場規(guī)模前景看，當(dāng)時上汽集團(tuán)急速壯大，但從自主掌握的核心技術(shù)看，和世界汽車巨頭相比，上汽基礎(chǔ)薄弱，差距巨大。
所以，氫能汽車成為當(dāng)年上汽鍛煉自主創(chuàng)新能力的一個支點(diǎn)?！傍P凰一號”為氫燃料電池，這一“從零開始”的自主核心技術(shù)而生。這和之后電動汽車技術(shù)研發(fā)一樣，是面對傳統(tǒng)燃油汽車領(lǐng)域的技術(shù)鴻溝，我國企業(yè)必須找到“彎道超車”的那條車道。
之后的日子里，“彎道超車”戰(zhàn)略反復(fù)被提起，但超車的主角是電動汽車的“三電技術(shù)”。氫能源燃料電池這條“隱秘的車道”上，前行者尤為孤獨(dú)，哪怕是走在前頭的豐田，也只是默默耕耘?！昂荛L時間里，我們既看不到對手，也看不到標(biāo)桿，這樣的研發(fā)，是最難堅(jiān)持的?！鄙掀剂想姵匮邪l(fā)負(fù)責(zé)人說，不知不覺中，上汽成為中國唯一持續(xù)投入研發(fā)燃料電池汽車的本土企業(yè)。
就像所有剛剛起步的工業(yè)門類一樣，最初，所有核心零部件、原材料都要依賴進(jìn)口?！霸趧傞_始研發(fā)的那段時期，由于量小，因此上游鮮有供應(yīng)商愿意為此做過大的投入，所以我們不僅要做產(chǎn)品研發(fā)，還需要投入到每一個零部件的研發(fā)當(dāng)中?！鄙掀瘓F(tuán)副總裁藍(lán)青松回憶。
以雙極板這一燃料電池核心技術(shù)為例，幾年前也只有歐洲和日本可以造出符合要求的產(chǎn)品。“雙極板就像是燃料電池的承重墻，400多片金屬雙極板組裝在一起，對精度要求十分高，而且還要解決金屬板的電化學(xué)腐蝕問題?！碑?dāng)時負(fù)責(zé)參與到上汽雙極板技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目的侯中軍說，“雖然我們設(shè)計(jì)時想明白了，但國內(nèi)卻沒有工藝能制造出，涂層的技術(shù)水平也達(dá)不到要求。”
后來，產(chǎn)學(xué)研這條路讓上汽打破國外壟斷成為可能。時任上汽前瞻技術(shù)研究部項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的侯中軍得知上海交通大學(xué)精密成型團(tuán)隊(duì)擁有攻克雙極板的技術(shù)，便立即從嘉定南下閔行尋找答案。接觸后，兩個團(tuán)隊(duì)一拍即合，決定聯(lián)合起來攻關(guān)難題。經(jīng)過一輪又一輪的設(shè)計(jì)輸入、評估測試、優(yōu)化改進(jìn)……經(jīng)過近10年，金屬雙極板“中國方案”終于產(chǎn)業(yè)化落地。
“一開始，我們做出來的金屬雙極板性能很低，大家都不大看好。但我們認(rèn)為，金屬雙極板更加符合車用電堆高功率密度和低成本制造的要求，如果燃料電池汽車要邁向產(chǎn)業(yè)化，原來的石墨雙極板必須被顛覆。幸好我們堅(jiān)持了?！被貞浧疬@段歷程，侯中軍頗為感慨。
從沖壓、焊接、涂層、密封，到最后做出成品，每天有1000多片金屬雙極板在生產(chǎn)線上產(chǎn)出。看到了燃料電池核心零部件未來發(fā)展的前景，2016年，該項(xiàng)目中的上海交大團(tuán)隊(duì)決定獨(dú)立，成立上海治臻新能源裝備有限公司。這家公司與上汽也有著密切的聯(lián)系——它的天使投資來自上汽創(chuàng)投。今年，這個產(chǎn)學(xué)研攻關(guān)核心技術(shù)的經(jīng)典案例，還榮獲上海市技術(shù)發(fā)明獎特等獎。
“我們摸索出來，通過產(chǎn)學(xué)研模式，可以為氫燃料電池汽車發(fā)展出一批優(yōu)秀的國內(nèi)供應(yīng)商，與國外供應(yīng)商形成良性競爭。這樣，才能把燃料電池的成本做得更低，更好地推動燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。”上汽集團(tuán)副總裁兼總工程師祖似杰說。
3
商業(yè)化之路道阻且長
本周，中國國際工業(yè)博覽會在上海上演?；仡櫧?0年來的工博會歷史，上汽燃料電池汽車技術(shù)是展臺上的“?？汀?。但時間一久，公眾和媒體新鮮感難免褪去，疑問聲反而增加：“為什么要搞那么多年”“是不是中看不中用”“究竟還能不能產(chǎn)業(yè)化”……
交大團(tuán)隊(duì)成功創(chuàng)業(yè)，治臻新能源發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，給上汽帶來啟發(fā)：氫能汽車要真正成功，必須聚焦核心技術(shù)，通過市場化機(jī)制，并尋求合作伙伴，把產(chǎn)業(yè)鏈做起來。
2018年，上汽捷氫科技因此誕生，專門研發(fā)燃料電池系統(tǒng)、電堆等核心零部件。與治臻新能源一樣，捷氫科技與上汽前瞻技術(shù)研究部也有著千絲萬縷的聯(lián)系——它脫胎于上汽前瞻技術(shù)研究部。獨(dú)立后，捷氫科技即直面市場競爭，這也讓上汽的燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化步伐全面提速。
在傳統(tǒng)的供應(yīng)關(guān)系中，一級供應(yīng)商只要根據(jù)整車廠需求提供零配件，但為了加快產(chǎn)業(yè)化，捷氫科技決定走向市場，主動為客戶尋找應(yīng)用場景?！拔覀兣袛?，機(jī)場會是燃料電池汽車重要的應(yīng)用場景之一?！苯輾淇萍伎偨?jīng)理盧兵兵說。傳統(tǒng)充電的新能源汽車由于充電耗時長，無法滿足機(jī)場的運(yùn)營效率，這是他們的痛點(diǎn)，而這恰恰是燃料電池汽車的優(yōu)勢。燃料電池汽車加氫只需幾分鐘，加一次能有500多公里續(xù)航里程，并且機(jī)場運(yùn)行車輛的路線相對固定，加氫需求更集中。于是，捷氫科技找到了機(jī)場集團(tuán)。
在捷氫科技的牽線搭橋下，今年4月26日，上汽集團(tuán)與上海機(jī)場集團(tuán)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，將于出行服務(wù)等多個方面應(yīng)用氫燃料電池汽車。
有了機(jī)場的成功經(jīng)驗(yàn)，盧兵兵認(rèn)為，燃料電池汽車會在具備條件的區(qū)域里率先實(shí)現(xiàn)小規(guī)模商業(yè)化運(yùn)營，包括鋼鐵園區(qū)、化工園區(qū)、煤炭礦區(qū)、港口區(qū)域、封閉的物流園區(qū)等。其中，機(jī)場、港區(qū)都有結(jié)構(gòu)性節(jié)能減排的需求，但傳統(tǒng)充電的新能源車無法滿足運(yùn)行效率；而鋼鐵園區(qū)、石化園區(qū)、煤炭礦區(qū)都副產(chǎn)氫氣。
幾個月后，上汽集團(tuán)又與寶武集團(tuán)達(dá)成了戰(zhàn)略合作協(xié)議，計(jì)劃共同打造“一園兩廊”（吳淞氫能產(chǎn)業(yè)園、環(huán)a30公路氫走廊、臨港至南通氫走廊）國家級氫能產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，共同推動燃料電池汽車和加氫站在示范區(qū)內(nèi)落地。
從實(shí)驗(yàn)室到園區(qū)，未來再從園區(qū)到城區(qū)，氫燃料電池的成本控制是每一步的關(guān)鍵，燃料電池的生產(chǎn)和銷售主要受限于許多因素，很多部分都是實(shí)驗(yàn)室級的供貨，這正是成本的主要問題?！艾F(xiàn)在，包含電堆在內(nèi)的氫燃料電池系統(tǒng)，其成本將隨著規(guī)模的上升而大幅度下降。與大通fcv80相比，我們剛剛發(fā)布的全球首款燃料電池mpv車型euniq 7成本已經(jīng)大幅下降。當(dāng)然目前氫燃料電池汽車正處于導(dǎo)入期，依然需要政策扶持。”
“我們正在市場上應(yīng)用的是第三代產(chǎn)品，技術(shù)指標(biāo)全面超越豐田mirai一代。第四代產(chǎn)品會比第三代產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)整體成本下降40%，第五代產(chǎn)品比第四代產(chǎn)品再下降30%?！北R兵兵在捷氫內(nèi)部的一次研討會中分享。根據(jù)他們團(tuán)隊(duì)的測算，到“十四五”末期，氫燃料電池系統(tǒng)萬臺級的成本能夠接近于大排量的進(jìn)口柴油機(jī)。
成本的降低，帶來的是市場的直接反饋。今年8月份，捷氫科技舉辦了一場燃料電池技術(shù)與應(yīng)用論壇。論壇過后，公司銷售部門接到的電話更多了，就連財(cái)務(wù)部門也收到了融資意向。盧兵兵還透露，為了降低研發(fā)的融資成本，捷氫科技還計(jì)劃引入戰(zhàn)略投資，目標(biāo)科創(chuàng)板上市。
位于安亭汽車城的加氫站。目前，上海加氫站只能建在外環(huán)外。
量產(chǎn)車的推出、應(yīng)用場景的豐富讓氫燃料電池車看到了更加光明的前景?！安贿^現(xiàn)在看，實(shí)現(xiàn)盈利還太早，還有許多阻隔需要突破?！睒I(yè)內(nèi)人士表示，比如法律法規(guī)的配套。目前氫的安全性已經(jīng)得到驗(yàn)證，危險(xiǎn)系數(shù)低于汽油，但當(dāng)前在國內(nèi)氫依然被定性為“?；贰?，而非能源，因此在生產(chǎn)、存儲、運(yùn)輸、使用等環(huán)節(jié)都受到限制?！氨热缭谏虾＃託湔景匆?guī)定只能建在外環(huán)外，還無法進(jìn)入城市。在日本東京，市中心就能夠見到加氫站?！?
目前看來，即便上汽實(shí)現(xiàn)萬輛規(guī)模的“氫戰(zhàn)略”，氫能汽車實(shí)現(xiàn)市場突破后，按照汽車行業(yè)規(guī)律，該領(lǐng)域距離盈利依然遙遠(yuǎn)。“現(xiàn)在不盈利也是要搞的，這關(guān)系到我們國家的能源戰(zhàn)略和能源安全。有機(jī)會的情況下，不能放棄兩條腿走路?！鄙虾Ｊ邪l(fā)改委能源處有關(guān)負(fù)責(zé)人堅(jiān)定地表示。
欄目主編：徐蒙
本文作者：張煜 徐蒙 阮希瓊
