在"十一五"863计划的版图上,燃料电池轿车开发的主要承担者是同济大学;客车的主要承担方是清华大学,而推动两大团队运行的则是多家研发关键部件和技术的机构和企业。
中科院大连化学物理研究所(下称"大化所")和上海神力科技有限公司(下称"神力")在863计划中承担着燃料电池发动机的研发。
为了尽快推动燃料电池产业化,除完成研发任务,分属同济和清华背景的大化所和神力都在试图打开燃料电池发动机的商业市场。
成本仍有下降空间
根据调查,国内燃料电池汽车的制造成本主要在发动机上,而车体的造价,与传统车型并无多大区别。
目前清华和同济的整车上所装的燃料电池发动机都是国内自主研发的。因为都是国家项目资金支持下以研发为目的的产品,它们的造价究竟是多少,无法准确计算。
2003年中国政府、全球环境基金(GEF)和联合国开发计划署(UNDP)共同启动的"中国燃料电池商业化示范项目"一期中,租用了戴姆勒-克莱斯勒公司生产的大巴作为燃料电池公共汽车示范车辆,两年的租金为180万美元/辆/年,该车采用国际最大的燃料电池厂商——巴拉德的发动机。
记者多方咨询,无法获得巴拉德发动机的最新售价。较多人认同的说法是1千瓦3000美元左右,这与传统汽车1千瓦45美元左右的售价相比确实昂贵无比。依此计算,一台100千瓦的发动机,造价在30万美元。
但也有业内人士表示:一方面,巴拉德的产品售价与要求的产品质量和订单大小有关,差别很大;另一方面,它还是概念性产品,目前的价格,对于考量工业化后燃料电池发动机的价格,并无绝对参考价值。
根据发电需要的燃料不同,燃料电池目前的主要种类是氢燃料电池和直接醇类燃料电池。氢燃料电池按电解质种类可分为多种,其中,在汽车装备领域,最接近商业化的是质子交换膜燃料电池(PEMFC)。国内研发的氢燃料汽车整车,装备的都是质子交换膜燃料电池发动机。
2001年,以大化所的质子交换膜燃料电池技术为依托,新源动力股份有限公司(下称"新源动力")成立,除了大化所外,股东还有江苏宜兴市四通家电配套厂等7家企业,以及燃料电池关键材料与技术组组长张华民、院士衣宝廉。总股本7799万元人民币。
业内人士介绍，质子交换膜燃料电池堆原材料目前主要依靠从美国和日本进口,价格不菲。尤其是原材料贵金属铂,被认为是燃料电池成本难以降低的一大原因。
目前国际铂价约为490元每克,一台50千瓦的发动机需要30~60克铂。国际上以合金替代铂,但技术还不成熟。另外,从废弃的氢燃料电池中能回收95%~97%的铂,循环利用。
目前,全世界生产质子交换膜燃料电池的机构和企业有几千家,但能生产千瓦级质子交换膜燃料电池的只有几百家,能生产50千瓦级的只有10家左右,而能生产100千瓦级的只有数家。在新源动力和神力的网站上,记者注意到,在售出产品信息中,都有30千瓦以上的燃料电池发动机系统。
"我们的成本远低于国外",上海神力科技有限公司董事长陈辉称,今年神力已与印度、韩国及美国公司签下了订单,神力自主研发的燃料电池SUV和中巴示范样车,将在孟买示范运营。其燃料电池发动机"在'清能1号'上已运行了45000公里,成绩达到了国际先进水平。""清能1号"是清华开发的第三代大巴产品,于2005年上路。
该公司副总经理张若谷指出,抛开研发成本,若单纯计算原材料及制造费用,神力的生产成本是1千瓦2万人民币,1台大巴用的100千瓦发动机,生产成本是200万人民币。这部分成本,一旦实现量产,可以数量级下降;从原材料看,比如质子交换膜,一旦量产了,上游供应商也能量产,购买成本也会相应下降。
神力测算,发动机生产规模为100台时,生产成本可降至1千瓦1万元;生产规模为10000台时,生产成本降至1千瓦3000元。
期待风险资金介入
相对于神力对技术和成本可降低性的乐观,新源动力股份有限公司总经理明平文则显得谨慎,他认为,燃料电池发动机还没有真正达到目前商用汽车的水平,在使用寿命和环境适应上还有未解决问题。
在使用寿命方面,他更认可汽车在实际工况下测试的数据,"国际上最好的报道是在车上真实使用2200小时,这与传统汽车5000~10000小时的寿命还有不小差距,而这辆车开到北京,只能用1000多小时,因为欧洲空气比北京好。"
在环境适应上,他指出,将来无法避免这样一个商用阶段,传统燃油车和燃料电池车一起在路上跑,"而传统燃油车排放出来的二氧化硫燃料电池车吃不消,燃料电池催化剂怕硫"。另外,目前国内的燃料电池车在零度以下无法启动。
2007年,上汽集团入股新源动力,并围绕燃料电池发动机与新源动力展开多个项目合作。据悉,新源动力也承接一些国外项目,但目前尚未有整车或整台发动机售出。
明平文表示:"我们希望技术一步一个脚印地往前走,随着这个过程来扩大市场,商用化的事情正在考虑中。现在就让我把产品交到普通用户手里去开车,是比较难的,因为有好多层面的事还没达到。"
目前新源动力的产能在年产50台。2007年实际生产16台,2008年计划生产30台。对成本下降预测,明平文认为,制造技术上有很多高成本的地方还难以攻克。他只把成本的下降测算到明年:主要是产量上去带来的厂房、人员等硬摊销下降,以及管理水平上升带来的成本降低。现在新源动力一台55千瓦的发动机成本为120万,即1千瓦2.2万;如果明年的产量是60台的话,成本能降到90万,即1千瓦1.6万。
相对于成本的下降,同济大学汽车学院院长余卓平更关心资金的投入,他认为,现在是风险资金介入的时候了。国内燃料电池的问题主要在加工设备简陋,工业化水准差,这样质量的稳定性就不那么好,使用寿命也受到影响。"技术和工艺的问题我们都能赶上,只是国家现在燃料电池汽车的投入不是太多,而是太少。"
氢来源及配套问题
除了燃料电池发动机的成本太高,燃料电池汽车商业化的另一个阻力被公认为是氢的来源和配套设施。由于氢不可在空气中直接获得,不是一次能源,传统上靠电解水获得,被认为并不节能。此外,车载氢存储技术和运输技术也不成熟。
但业内人士认为,历史经验表明,如果动力系统的变迁能真正完成,能源的配套会随之跟上。
同济在研发中主要用的是宝氢气体工业有限公司提供的氢气。该公司销售经理郑琦告诉记者,他们的氢是由宝钢的焦炉煤气中生产出来的。宝钢每小时要产生3600立方米富余氢,其中600~1000立方米提供给宝氢公司,"上海的氢供大于求"。销售给同济的氢在制造上并无特别,"只对含硫量、颗粒度上要求比较高,加一些工序就可以"。宝氢提供的氢一瓶重约0.6公斤,价格为30元,实际使用量5.2公斤。以目前国内的技术,1公斤氢轿车可以跑100公里,成本是57.7元。
清华汽车工程开发研究院常务副院长宋健表示,氢是良好的二次能源,那些不稳定、流量小的电能可以以氢的方式存储,太阳能、风能、沼气发出的电都可电解水,转换为氢存储。
余卓平认为,现在担心氢的来源问题还太早,将来肯定是按照多元化的途径来破解。以上海来说,工业副产氢足以支撑40万辆车的使用,不够了,再寻求其它解决之道。让他兴奋的是,即将到来的奥运会,将有20辆轿车、3台大巴的氢燃料电池示范车驶上街头,能够小批量地在实际工况下考察整车的运行,"这样才能多暴露问题,解决了以后,进步就更快"。上海大众为此次20辆轿车提供车体,为此,德国大众特别派遣专家小组赴上海进行质量把关。
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