汽車行業(yè)經(jīng)歷動(dòng)力轉(zhuǎn)型變革的當(dāng)下，鋰離子動(dòng)力電池和燃料電池領(lǐng)域，相關(guān)技術(shù)的正向研發(fā)正呈現(xiàn)前所未有的井噴之象。

由此，在雄厚的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)下，我國(guó)鋰離子動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展迅猛，2017 年，在全球動(dòng)力電池銷量前十中，7 家來(lái)自中國(guó)電池企業(yè)進(jìn)榜。

令人欣喜的是，相比略顯平靜的氫燃料電池領(lǐng)域，似乎也將迎來(lái)又一輪技術(shù)提速。

例如，幾日前，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在日本首相安倍晉三陪同下，參觀考察了豐田汽車北海道廠區(qū)，氫燃料電池汽車是參觀項(xiàng)目之一。此外，在諸多政策中，燃料電池也被列為重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)路線。2016 年 5 月，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》，表示要“開發(fā)氫能、燃料電池等新一代能源技術(shù)。”而在 2018 年，新能源汽車補(bǔ)貼加速退坡的情況下，中國(guó)將繼續(xù)保持燃料電池汽車補(bǔ)貼不變。

基于政策起效，中國(guó)的氫燃料電池汽車市場(chǎng)開始逐漸活躍，更多的企業(yè)以及資本愿意進(jìn)入這一領(lǐng)域。

盡管政府大力鼓勵(lì)與支持，在發(fā)展氫燃料電池汽車的過(guò)程中，但還是遇到了一系列的問(wèn)題：例如氫氣來(lái)源、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加注等技術(shù)匱乏，以及燃料電池電堆、電池系統(tǒng)外圍零部件缺乏等等狀況。

“關(guān)鍵問(wèn)題還是燃料電池電堆高成本問(wèn)題，其核心還是氫燃料電池的關(guān)鍵零部件的知識(shí)產(chǎn)權(quán)及國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題。”

武漢喜瑪拉雅光電科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱：喜瑪拉雅)總工程師謝金水認(rèn)為，從全球來(lái)看，氫燃料電池和關(guān)鍵零部件被少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家掌握和壟斷，目前在我國(guó)裝車的氫燃料電池汽車中，大多采用國(guó)外電堆和技術(shù)，其比例估計(jì)達(dá)到 70% 以上。只有鼓勵(lì)燃料電池零部件完全國(guó)產(chǎn)化，減少對(duì)進(jìn)口的依賴，進(jìn)一步降低燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的成本，使燃料電池汽車達(dá)到或接近燃油車的成本，這才能進(jìn)一步促使氫燃料電池汽車的親民化落地。

而在核心零部件上，氫燃料電池的膜電極技術(shù)，包括電解質(zhì)薄膜和催化劑技術(shù)的自主研發(fā)，將是打破國(guó)外壟斷的重點(diǎn)領(lǐng)域。

圍繞上述關(guān)鍵零部件，以喜瑪拉雅為首的諸多技術(shù)公司，正在加快該領(lǐng)域的研發(fā)工作，例如其早于 2015 年已攜手清華大學(xué)于湖北咸寧市建立了氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化基地，目前已孵化出諸多成果，并斬獲了 17 項(xiàng)專利。

首先，催化劑方面，喜瑪拉雅研制出一系列不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 Pt/c 催化劑，這囊括了 40wt%，50wt%，60wt%，70wt% 等不同數(shù)值。采用連續(xù)微波的工藝路線，讓產(chǎn)品電化學(xué)活性面積達(dá)到 90m2/g，同時(shí)，日產(chǎn) 10 公斤/天的能力，將成本大幅降低到了同類進(jìn)口產(chǎn)品的一半。

此外，雙極板領(lǐng)域，其采用石墨粉做導(dǎo)電骨料，并通過(guò)采用模壓方式生產(chǎn)，在保證該部件產(chǎn)品一致性的同時(shí)，延長(zhǎng)使用，這也讓生產(chǎn)成本比進(jìn)口的同類零部件降低了 80%。

作為燃料電池多相物質(zhì)傳輸和電化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，膜電極決定了燃料電池的性能、壽命、成本，喜瑪拉雅在該領(lǐng)域，利用石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，噴涂在 CCM 與 GDL 之間，這不僅增加膜電極的導(dǎo)電性，并加快向外傳遞熱量的速度，以利于成型后電堆的熱管理。采用這種“熱定型”膜電極制備方法，一體化封裝成型，在提高功率密度的同時(shí)，也讓制造成本相應(yīng)降低。

正因在催化劑、膜電極、雙極板等關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)技術(shù)和工藝具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，喜瑪拉雅電堆模塊可快速靈活地配置燃料電池，適應(yīng)不同的功率需求、不同的電壓平臺(tái)，功率實(shí)現(xiàn) 1KW 到 100KW 全覆蓋，電堆質(zhì)量密度達(dá)到了 1.39KW/Kg，體積密度達(dá)到 1.86KW/L。此外，在流場(chǎng)設(shè)計(jì)中采用了“穩(wěn)壓”流場(chǎng)技術(shù)，這也改良了氣場(chǎng)流態(tài)，讓各單電池的進(jìn)口流量均勻;石墨烯的加入，使得電堆的水、熱管理變得相對(duì)容易迅速，有利于燃料電池系統(tǒng)的適時(shí)控制。

而為滿足不同用車情境下，提高燃料電池的適應(yīng)能力，喜瑪拉雅針對(duì)應(yīng)低溫、高海拔等惡劣環(huán)境條件，也提供了更具針對(duì)性的解決方案。

在電堆設(shè)計(jì)中，喜瑪拉雅采取了具備低溫 -40°C 存儲(chǔ)，-20°C 啟動(dòng)的措施，在控制系統(tǒng)中集成了加熱組件，提高了燃料電池系統(tǒng)的低溫啟動(dòng)速度。同時(shí)，針對(duì)高海拔地區(qū)缺氧問(wèn)題，該系統(tǒng)中增設(shè)了檢測(cè)環(huán)境絕對(duì)壓力的傳感器，根據(jù)壓力推測(cè)空氣中的含氧量，自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣供給比，滿足不同功率下的氧氣需求量，將空壓機(jī)的功耗控制在合理的范圍，減少了 BOP 的能耗。

目前，該技術(shù)已在燃料電池公交車上搭載運(yùn)營(yíng)，產(chǎn)品由喜瑪拉雅、中植汽車合作開發(fā)，電機(jī)額定功率 135KW，配置 50Kwh 鋰電池，燃料電池上，輸出功率 36Kw，續(xù)航里程達(dá)到 500km。而兩種動(dòng)力路線的共同作用，在車輛產(chǎn)品運(yùn)行過(guò)程中，提高了能量的利用效率。

譬如，能量分配上，燃料電池作為車輛行駛的主動(dòng)力，在上坡、加速等加力情況下，鋰電池提供額外的功率補(bǔ)充;在下坡、減速、剎車等情況下，燃料電池輸出的功率大于電機(jī)消耗的功率，多余的能量用于給鋰電池充電。

基于氫燃料電池關(guān)鍵材料及零部件的國(guó)產(chǎn)化，相比進(jìn)口同類產(chǎn)品，武漢喜瑪拉雅光電科技股份有限公司自主研發(fā)產(chǎn)品成本降低 50%-80%，且部分零部件的質(zhì)量和性能已具領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。去年 5 月，已建成年生產(chǎn) 1000 臺(tái)燃料電池電堆生產(chǎn)線，今年年產(chǎn)能力將達(dá) 12000 臺(tái)。

無(wú)疑，隨著喜瑪拉雅等諸多技術(shù)企業(yè)的研發(fā)落地，這不僅將徹底打破少數(shù)國(guó)家的長(zhǎng)期壟斷，也為燃料電池領(lǐng)域的再度提速奠定良好基礎(chǔ)。