隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的逐漸成熟，電動(dòng)汽車的發(fā)展逐漸面臨電池的瓶頸問(wèn)題，在全球范圍內(nèi)，燃料電池汽車成為目前業(yè)內(nèi)公認(rèn)的除電動(dòng)汽車之外最適合代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油車的新型能源。

甚至，和電動(dòng)汽車在未來(lái)所面臨的電池回收利用問(wèn)題比起來(lái)，氫能燃料電池汽車被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)車輛使用階段“零排放”、全生命周期“低排放”的重要技術(shù)路徑，也是未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。

近年來(lái)每一次國(guó)內(nèi)外的大型車展上，總少不了日本氫燃料電池汽車的身影。在剛過(guò)去不久的北京車展和深港澳國(guó)際車展上，豐田展臺(tái)的氫燃料電池汽車引來(lái)眾多粉絲關(guān)注。

日本全面開(kāi)展氫燃料電池汽車戰(zhàn)略布局!

今年5月，李克強(qiáng)總理參觀位于北海道的日本豐田汽車工廠。豐田展示了一系列自主研發(fā)的高科技產(chǎn)品，其中包括完全自動(dòng)駕駛的純電動(dòng)樣車“e-Palette概念車”和燃料電池車豐田Mirai。

作為全球首輛量產(chǎn)氫燃料電池車，Mirai是豐田FCV(Fuel Cell Vehicle，燃料電池車)計(jì)劃的產(chǎn)物，很明顯日本看中燃料電池技術(shù)對(duì)于汽車產(chǎn)業(yè)和能源格局的影響。

2017年12月26日，日本政府正式發(fā)布“氫能源基本戰(zhàn)略”，主要目標(biāo)包括到2030年左右實(shí)現(xiàn)氫能源的發(fā)電商用化以及未來(lái)通過(guò)技術(shù)革新等手段把氫能發(fā)電成本降低至與液化天然氣發(fā)電相同的水平。

據(jù)了解，日本汽車企業(yè)已聯(lián)合投資在日本國(guó)內(nèi)進(jìn)行加氫站的建設(shè)。日本三大汽車巨頭——日產(chǎn)、豐田和本田也早已開(kāi)始攜手在建設(shè)氫燃料電池車基礎(chǔ)設(shè)施——加氫站。去年，日本11家公司將共同成立一家新公司在日本全面開(kāi)展氫燃料電池車(FCEV)加氫站的戰(zhàn)略布局工作。

根據(jù)OFweek產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)表明，2015年到2018年，全球氫燃料電池車的銷量正逐年成倍增長(zhǎng)，從2015年的253輛增至2018年4月的3828輛。其中，在目前量產(chǎn)的車型銷量排行中，豐田Mirai占據(jù)銷量排行榜首，三年共售出1858輛，量產(chǎn)車型主要是豐田Mirai、本田Clarity和現(xiàn)代ix35、現(xiàn)代Nexo，這些售出的車型主要分布在美國(guó)、丹麥、日本和韓國(guó)等。

從全球車企的動(dòng)向來(lái)看，可以說(shuō)沒(méi)有哪一家企業(yè)像豐田、本田一般對(duì)燃料電池汽車如此癡迷。前有豐田Mirai氫燃料電池汽車掀起浪潮，后有本田第三代CLARITY推波助瀾，那究竟是什么吸引著日系車企，讓他們?nèi)绱藷嶂杂跉淙剂想姵仄嚹?

豐田高層：燃料電池車是終極環(huán)保車

從能源結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，島國(guó)日本資源匱乏，電力更是如此，而福島特種事故后更是讓日本拋棄核電，轉(zhuǎn)而加大對(duì)火電的投入，這一舉措導(dǎo)致日本對(duì)化石燃料的需求進(jìn)一步擴(kuò)大，同時(shí)也讓日本愈發(fā)依賴能源進(jìn)口。將自己的命運(yùn)放在別人手里，顯然是日本不愿意見(jiàn)到的，因此，尋找一個(gè)清潔高效、同時(shí)又能在本土制備的能源成為日本第一目標(biāo)。

從環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)說(shuō)，豐田汽車于2015年10月14日公布“豐田環(huán)境挑戰(zhàn)2050”目標(biāo)，提出在2050年前實(shí)現(xiàn)僅靠發(fā)動(dòng)機(jī)行駛的汽車的“零”銷售。該計(jì)劃旨在提高混合動(dòng)力車(HV)和燃料電池車(FCV)的比率，使新車的二氧化碳(CO2)排放量比2010年削減90%。因此，豐田汽車近年來(lái)在新能源汽車，尤其是燃料電池汽車上投入了大量研發(fā)資金。從長(zhǎng)期來(lái)看，目前豐田汽車的研發(fā)開(kāi)支正處于歷史高位，可以認(rèn)為豐田汽車對(duì)于科研十分重視，未來(lái)繼續(xù)會(huì)有大量新能源技術(shù)和產(chǎn)品推出。

目前，豐田汽車是電動(dòng)汽車銷量最高的汽車廠商，電動(dòng)汽車?yán)塾?jì)銷量破1000萬(wàn)，其代表車型普銳斯發(fā)展至今已推出第四代車型，單款車型累計(jì)銷量398.46萬(wàn)量(2017年2月數(shù)據(jù))。2016年11月，豐田汽車社長(zhǎng)豐田章男直接出任電動(dòng)事業(yè)負(fù)責(zé)人，可見(jiàn)豐田對(duì)電動(dòng)汽車的重視。

盡管如此，由于傳統(tǒng)電池技術(shù)的限制，豐田高層認(rèn)為燃料電池車是終極環(huán)保車，豐田汽車近年來(lái)將其未來(lái)研發(fā)重心從技術(shù)成熟的混合動(dòng)力汽車逐漸轉(zhuǎn)向燃料電池汽車。豐田汽車于1992年便開(kāi)始研發(fā)燃料電池汽車，在1996年10月發(fā)布了首款燃料電池汽車FCEV。在隨后的十多年里，豐田汽車陸續(xù)推出了FCHV-3、FCHV-4、FCHV-5、Toyota FCHV、Toyota FCHV-adv等車型，但受制于昂貴的單價(jià)和基礎(chǔ)設(shè)施不足，該階段的燃料電池汽車沒(méi)有量產(chǎn)和商品化。

Mirai何等車也?

直到2014年12月15日，豐田汽車在日本發(fā)布全球首款量產(chǎn)氫燃料電池汽車Mirai。經(jīng)政府補(bǔ)貼后，實(shí)際售價(jià)520萬(wàn)日元左右(約31萬(wàn)人民幣)，Mirai的儲(chǔ)氫罐可儲(chǔ)存5千克氫氣，加滿氫氣僅需3-5分鐘，加注后可行駛650千米。就目前的儲(chǔ)氫水平和行駛里程來(lái)說(shuō)，都達(dá)到了頂尖水平。

由于電池技術(shù)的限制，目前純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程普遍在250公里左右，且需要數(shù)小時(shí)的時(shí)間充電。由于氫燃料電池汽車的續(xù)航和加注燃料的時(shí)間與普通內(nèi)燃機(jī)汽車無(wú)異，很多人認(rèn)為優(yōu)勢(shì)大于純電動(dòng)汽車。

Mirai使用的燃料電池系統(tǒng)(Toyota Fuel Cell System, 簡(jiǎn)稱TFCS)由豐田汽車自主研發(fā)，主要包括六個(gè)子系統(tǒng)：燃料電池堆、儲(chǔ)能電池、高壓儲(chǔ)氫罐、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、PC升壓變頻器和動(dòng)力控制裝置。

根據(jù)官方數(shù)據(jù)，Mirai的續(xù)航里程達(dá)502km，最高輸出功率為114kW，最高時(shí)速為175km/h。各項(xiàng)性能與當(dāng)前市售的家用轎車相差無(wú)幾，甚至超出當(dāng)前部分電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程。

Mirai的燃料電池為固體聚合物電解質(zhì)燃料電池(Solid polymer electrolyte FC)，最大輸出功率為114千瓦，由370片電池組成，體積功率密度和質(zhì)量功率密度分別為3.1kW/L，2.0kW/kg，處于世界領(lǐng)先水平。除了為汽車提供動(dòng)力外，Mirai的燃料電池堆還可以為其他設(shè)備供電，Mirai可以作為備用發(fā)電機(jī)使用。為了提高效率，Mirai后備箱中有一塊鎳氫儲(chǔ)能電池，用于吸收燃料電池組輸出剩余的電能和車輛行駛過(guò)程中回收的電能，供汽車急加速或車載電池使用。

氫燃料的安全存儲(chǔ)是氫燃料電池汽車最重要的問(wèn)題。Mirai最大可承受70兆帕壓力的高壓儲(chǔ)氫罐，外殼由碳纖維和凱夫拉組成，能夠抵抗一般輕型武器攻擊。

不過(guò)，對(duì)于氫燃料電池汽車來(lái)說(shuō)，加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是未來(lái)發(fā)展面臨的困難。為使更多的氫燃料電池汽車上路，豐田還無(wú)償對(duì)外公開(kāi)了5000多項(xiàng)燃料電池相關(guān)專利，希望以此鼓勵(lì)其他汽車廠商推出燃料電池汽車，降低加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的建造和使用成本。

小結(jié)

日本在氫燃料汽車和氫燃料電池領(lǐng)域的發(fā)展之所以快人一步，其實(shí)不管對(duì)于日本還是其他國(guó)家來(lái)說(shuō)，氫燃料電池汽車的發(fā)展，一方面是能源安全的需要，另一方面，也是環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的需要。

中國(guó)在燃料電池汽車領(lǐng)域的研究和進(jìn)展并不晚于國(guó)外，政府也高度重視氫能燃料電池汽車的發(fā)展，并將其作為我國(guó)汽車動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)和新能源汽車戰(zhàn)略的重要方向。目前國(guó)家能源集團(tuán)正在加快布局從制氫到加氫站的氫能利用全產(chǎn)業(yè)鏈，并參與氫燃料電池的研制與開(kāi)發(fā)。國(guó)家政策將以示范為主，未來(lái)產(chǎn)業(yè)技術(shù)好的區(qū)域自然能搶占先機(jī)，切分更多的市場(chǎng)蛋糕。而在充電基礎(chǔ)設(shè)施難普、電池能量密度有限的當(dāng)下，燃料電池汽車也迎來(lái)更多發(fā)展機(jī)遇。