2015年，中國(guó)新能源汽車(chē)突然迎來(lái)爆發(fā)式“盛世”;2017年初，新能源補(bǔ)貼因目錄等因素未能如此前迅速到位，導(dǎo)致新能源汽車(chē)銷(xiāo)量呈現(xiàn)斷崖式暴跌……

這樣戲劇性的一幕，其實(shí)在電動(dòng)汽車(chē)高出同型號(hào)燃油車(chē)一截的售價(jià)上，就已經(jīng)埋下了伏筆——消費(fèi)市場(chǎng)始終對(duì)成本極其敏感，電池正負(fù)極材料、電機(jī)馬達(dá)稀土金屬乃至電控等部件成本仍然較高，成為普及新能源車(chē)的一道障礙。

與此同時(shí)，插電式混合動(dòng)力車(chē)、純電動(dòng)車(chē)、燃油混合動(dòng)力車(chē)……誰(shuí)才是最適合未來(lái)的新能源汽車(chē)路線?業(yè)界各路擁躉爭(zhēng)論不下。

在各種喧囂中，一家慣于“多做少說(shuō)”的車(chē)企在新能源領(lǐng)域全面布局，并且將氫燃料電池車(chē)設(shè)為終極方向。更令人震撼的是，燃料電池車(chē)的成本，在它的手里，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“銳減95%”，并朝著“沖擊百分之一”的方向邁進(jìn)，測(cè)試工作也進(jìn)入了中國(guó)。

終極方案悄然來(lái)到中國(guó)

當(dāng)插電式混合動(dòng)力車(chē)PHEV與純電動(dòng)車(chē)EV孰能成為最佳新能源方案爭(zhēng)執(zhí)焦點(diǎn)時(shí)，燃料電池車(chē)被全球最大車(chē)企選中作為發(fā)展重心。

在前不久開(kāi)幕的東京車(chē)展上，豐田汽車(chē)公司先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)內(nèi)部公司總裁伊勢(shì)清貴再次強(qiáng)調(diào)氫燃料電池車(chē)FCEV是終極新能源方案，其給氫能源定義是“未來(lái)領(lǐng)先的能源來(lái)源”，而燃料電池車(chē)是“理想的環(huán)保車(chē)”。

豐田此次在東京車(chē)展發(fā)布了七款全新車(chē)，其中就有兩款(Fine-Comfort Ride型MPV概念車(chē)和SORA概念巴士)搭載氫燃料電池，分別代表了氫燃料電池技術(shù)在乘用車(chē)和商用車(chē)的應(yīng)用，這在其他車(chē)企的新車(chē)陣容中極為罕見(jiàn)。

氫燃料電池車(chē)優(yōu)勢(shì)何在?概括起來(lái)有三個(gè)最主要的優(yōu)勢(shì)：首先是原料來(lái)源較為清潔，除了化石燃料裂解之外，生物質(zhì)和生活垃圾生成的沼氣、工業(yè)副產(chǎn)品、褐煤等可以被用來(lái)制成氫氣，而風(fēng)電和太陽(yáng)能也能用于水解制氫，后面幾種途徑相對(duì)環(huán)保。其次是氫燃料能量密度明顯高于傳統(tǒng)電池，經(jīng)過(guò)3分鐘充氫，車(chē)輛能夠?qū)崿F(xiàn)500公里以上續(xù)航里程。第三，沒(méi)有廢氣排放，理論上生成物只有水。

當(dāng)然，目前氫燃料電池在成本、設(shè)施等方面還未臻成熟，因此豐田正在推進(jìn)構(gòu)建氫能源社會(huì)，甚至還打算會(huì)同其他企業(yè)一同參與。

東京車(chē)展上豐田關(guān)于氫燃料電池的演講聲音仿佛還縈繞耳畔，而旋即這家公司又圍繞氫燃料電池落實(shí)了一項(xiàng)大動(dòng)作——在終極市場(chǎng)中國(guó)，始啟動(dòng)氫燃料電池車(chē)的實(shí)證實(shí)驗(yàn)。10月30日豐田宣布，位于常熟的豐田汽車(chē)研發(fā)中心(中國(guó))有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“TMEC”)的加氫站落成。

根據(jù)規(guī)劃，豐田將在2017-2020年三年時(shí)間里，在中國(guó)用“MIRAI 未來(lái)”氫燃料電池車(chē)展開(kāi)一系列測(cè)試，課題包括“中國(guó)使用環(huán)境下的車(chē)輛行駛調(diào)查”、“氫燃料品質(zhì)調(diào)查”、“各種品質(zhì)耐久性評(píng)測(cè)”等方面。和之前的呼吁一致，豐田也希望在中國(guó)同政府、汽車(chē)行業(yè)聯(lián)合摸索、構(gòu)建“氫能源社會(huì)”。

圖注：豐田在中國(guó)研發(fā)中心設(shè)立加氫站

關(guān)于是否會(huì)將氫燃料電池車(chē)引入中國(guó)，豐田中國(guó)董事長(zhǎng)大西弘致表示：“我們希望以長(zhǎng)遠(yuǎn)目光開(kāi)展相關(guān)工作，將參考此次實(shí)證實(shí)驗(yàn)的成果，并將可行性研究的對(duì)象擴(kuò)大到巴士等商用車(chē)，積極探討向中國(guó)引進(jìn)的可能性。”

其實(shí)在發(fā)展燃料電池的道路上，豐田并不孤獨(dú)。越來(lái)越多的企業(yè)參與到氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈中，則是提供了一個(gè)正向發(fā)展的背景氛圍。不僅是豐田在做類(lèi)似橫濱Hama Wing這樣的項(xiàng)目，奧迪也于2011年打造了“全產(chǎn)業(yè)鏈零排放”項(xiàng)目，在北海建設(shè)離岸風(fēng)渦輪機(jī)組，風(fēng)力發(fā)電部分被用于電解制氫或制造甲烷(e-gas)，制氫的目的也是為了推廣氫燃料電池車(chē)。此后，戴姆勒、福特等還結(jié)成同盟聯(lián)合開(kāi)發(fā)氫燃料電池車(chē)。

中國(guó)國(guó)內(nèi)也是很早就開(kāi)始針對(duì)燃料電池展開(kāi)探索，包括航天部門(mén)、海軍研發(fā)機(jī)構(gòu)以及上汽等車(chē)企都有所涉獵。據(jù)豐田稱(chēng)，現(xiàn)在北京、上海、廣州等城市共建有6座加氫站，此次在TMEC落成的加氫站是豐田在中國(guó)建成的首個(gè)加氫站，加入到中國(guó)在氫燃料電池事業(yè)的探索中。

風(fēng)能、太陽(yáng)能、核能占比越來(lái)越高，可再生能源和部分市場(chǎng)電力供應(yīng)充裕為構(gòu)建氫能供應(yīng)鏈體系提供了先決條件�；�石燃料的儲(chǔ)量有限性、社會(huì)對(duì)低碳模式降低污染的需求又提供了推動(dòng)力。有先決條件，有推動(dòng)力，有自身優(yōu)勢(shì)，有不錯(cuò)的氛圍，氫能供應(yīng)鏈體系自然有其存在的必要性和可行性，完全可以作為中國(guó)未來(lái)替代化石能源的出路。

如何讓成本降低99%

正如文首所提出的，限制新能源車(chē)發(fā)展的攔路虎之一，除了可以漸漸推進(jìn)的配套基礎(chǔ)設(shè)施，便是成本價(jià)格，氫燃料電池較之電動(dòng)汽車(chē)還少了續(xù)航里程焦慮的煩惱，以及插電式混合動(dòng)力車(chē)不能完全脫離燃油的顧慮。

不過(guò)，氫燃料電池成本的大幅降低，是豐田迄今為止各項(xiàng)成績(jī)中最直觀、最令人嘆為觀止的部分。

筆者關(guān)注豐田和其他車(chē)企的氫燃料電池已有數(shù)年，豐田的燃料電池車(chē)實(shí)車(chē)驗(yàn)證始于2007年，在2012-2013年時(shí)曾制定過(guò)重大節(jié)點(diǎn)。

據(jù)當(dāng)時(shí)任豐田研發(fā)負(fù)責(zé)人的奧平總一郎提供的數(shù)據(jù)，2007年豐田每套燃料電池系統(tǒng)成本接近750,000歐元，2015年燃料電池車(chē)上市(即我們?nèi)缃窨吹降腗irai)，電池系統(tǒng)造價(jià)控制在500萬(wàn)日元以下，約合35,900歐元，或者相當(dāng)于新燃料電池車(chē)整車(chē)成本(72,000歐元)的一半左右。早期氫燃料電池原型由于廢品率高、產(chǎn)量小、耗費(fèi)先進(jìn)材料多等因素，單價(jià)超過(guò)100萬(wàn)美元，2015年則控制在51,000美元左右，降低了95%，或者縮減為2007年的二十分之一。

但豐田并不滿足于此。當(dāng)時(shí)奧平還提出，在2015年之后，豐田計(jì)劃再花五年時(shí)間將燃料電池單元價(jià)格再降低80%，達(dá)到2007年的百分之一左右，到2020年燃料電池車(chē)整車(chē)造價(jià)將只有45,000歐元。

此次筆者在參觀TMEC過(guò)程中，中心總經(jīng)理中尾清哉與先進(jìn)技術(shù)負(fù)責(zé)人河合大洋證實(shí)稱(chēng)，在2015年的基礎(chǔ)上，豐田計(jì)劃到2020年將燃料電池成本再降低二分之一，2025年再降低到2015年的四分之一。換算下來(lái)，雖然不如奧平總一郎之前預(yù)言的那樣激進(jìn)，但是距離“削減99%”也相差不遠(yuǎn)。這意味著，到2025年之后，氫燃料電池的成本將達(dá)到2007年的百分之一左右。

根據(jù)了解，豐田降低燃料電池成本的途徑之一在于降低鉑金使用量，改進(jìn)鉑金材料的鍍層技術(shù)。當(dāng)前鉑金在世界市場(chǎng)上售價(jià)為每盎司(約28克)上千美元，之前豐田氫燃料車(chē)型每輛車(chē)使用的鉑金為100克，未來(lái)將減少到30克左右。

另一個(gè)削減成本的方法在于借助之前的混動(dòng)車(chē)技術(shù)，無(wú)論是氫燃料電池車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)還是插電式混合動(dòng)力車(chē)，都與豐田賴(lài)以聞名的油電混合動(dòng)力車(chē)在電機(jī)電控方面存在較大的通用性。TMEC技術(shù)人員告訴《每日汽車(chē)》記者：“以HEV為基礎(chǔ)，拿掉汽油機(jī)總成，放大電池電機(jī)，便是EV;將HEV電池電機(jī)放大，并且汽油機(jī)關(guān)聯(lián)到電池，可以對(duì)其充電，則是PHEV;用氫燃料電池取代汽油機(jī)給電池充電，則是FCEV。”

得益于削減昂貴材料和提升通用性的特點(diǎn)，豐田才能夠取得今天成本控制的成績(jī)。從這一過(guò)程中我們能夠看到，氫燃料電池在豐田手里形成了極為完整嚴(yán)密的體系，包括和HEV、EV、PHEV通用零部件，組建起“大EV”的概念，以及從風(fēng)力發(fā)電等多種一級(jí)能源獲取制氫途徑，并通過(guò)改進(jìn)催化劑、提升通用性等手段大幅度削減燃料電池成本。氫燃料電池和其他新能源一樣都是利弊共存，不過(guò)在豐田手里玩轉(zhuǎn)的程度令人驚嘆，這是一種生態(tài)的締造。

仍有天塹待跨過(guò)

豐田對(duì)于氫燃料電池的構(gòu)想相當(dāng)嚴(yán)密，并且推進(jìn)的策略全面而穩(wěn)妥。然而畢竟所有的新技術(shù)在從研發(fā)到落地的過(guò)程都相當(dāng)漫長(zhǎng)，氫燃料電池的險(xiǎn)阻又在哪里?

首先，氫燃料電池的成本與設(shè)施兩大攔路虎目前還沒(méi)有完全克服，這些在前文已經(jīng)詳述。

其次，氫燃料電池有一個(gè)效率方面的弱點(diǎn)，如果作為車(chē)輛動(dòng)力，最好是車(chē)輛維持固定的工況，方向不變速度不變，這樣熱效率才會(huì)高，否則切換方向和速度，效率會(huì)下降。誠(chéng)然，所有的熱機(jī)在工況變化下都會(huì)出現(xiàn)熱效率下降，內(nèi)燃機(jī)可能從35%到40%下降為13%左右。但是氫燃料電池究竟在這方面和內(nèi)燃機(jī)相比優(yōu)劣如何，還需要更多的實(shí)測(cè)進(jìn)行確認(rèn)。

另外，在最初始的來(lái)源上，氫燃料只能在部分原料供應(yīng)渠道實(shí)現(xiàn)真正的清潔，比如風(fēng)能、天然生成或生活生成的沼氣等。在“電力充裕的國(guó)家”，其實(shí)煤炭火力發(fā)電占據(jù)主導(dǎo)，如果電解水的電能部分來(lái)自于此，則和電動(dòng)汽車(chē)在能量初始來(lái)源上沒(méi)有太大區(qū)別，反而還多加了一道關(guān)口，有能量耗損。

太陽(yáng)能也是被高估了清潔性，因?yàn)樘��?yáng)能光伏板中的硅提煉，本身就需要大量的電能。所以，氫燃料在供應(yīng)鏈體系中，源頭有清潔的，有不那么清潔的。豐田等車(chē)企需要量化計(jì)算電解水和制氫的能源分布，以判定清潔程度。

圖注：豐田構(gòu)建低碳?xì)涔��?yīng)鏈

一個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題則是在于安全。

從理論上說(shuō)，氫燃料電池是在安全方便下了很大功夫，豐田在這個(gè)領(lǐng)域做了很多功課。比如為儲(chǔ)氫罐設(shè)計(jì)加強(qiáng)的車(chē)身結(jié)構(gòu)(抗撞擊)、撞擊后燃料電池組松脫的機(jī)制(躲撞擊)、110攝氏度能融化的金屬栓(高溫下排空氫氣防止儲(chǔ)氣罐因高溫高壓爆炸)……豐田甚至還演示過(guò)子彈射擊儲(chǔ)氫罐的應(yīng)力和爆燃實(shí)驗(yàn)。

但是，氫燃料電池現(xiàn)在的安全，是寄托在許多環(huán)節(jié)都不出差錯(cuò)的前提之下。比如僅以《燃料電池電動(dòng)汽車(chē)·安全要求》對(duì)加氫口的要求，就從加氫口的氣密性、耐溫性、相容性;加氫口非金屬件耐氧老化性、液靜壓強(qiáng)度;連接件耐振性、耐異常壓力、磨損耐久性等方面提出高要求。然后還有車(chē)輛的儲(chǔ)氫罐、制氫站設(shè)備等各個(gè)方面都不能存在問(wèn)題。

確實(shí)，氫氣要發(fā)生燃爆，需要有4-75%的濃度等等等等條件，只是氫氣燃燒速度是汽油的好多倍，而且火焰的透明度和色度很難被發(fā)現(xiàn)，在滅火方面也有難度。假如以后加氫站和氫燃料電池車(chē)很普及，那么必須始終保持每一個(gè)系統(tǒng)每一個(gè)環(huán)節(jié)都不出差錯(cuò)，否則結(jié)果有可能是災(zāi)難性的。

圖注：豐田將新能源做到模塊化和通用化

因此氫燃料電池的安全性就像航空航天對(duì)比鐵路公路，其實(shí)民航飛機(jī)事故率低于汽車(chē)，但是一旦出現(xiàn)嚴(yán)重事故，那結(jié)果就不堪設(shè)想。盡管民航的成功或許意味著氫燃料電池也不該受阻，但廠商一定要謹(jǐn)慎思考怎么宣傳好安全性，以及怎么確保自己的整個(gè)體系中每一個(gè)環(huán)節(jié)都不出差錯(cuò)。很多時(shí)候，一些技術(shù)應(yīng)用在走向市場(chǎng)的時(shí)候，也要看消費(fèi)者的接受心理。如果在安全上不能令消費(fèi)者放心，即便它客觀上是安全的，也很難獲得商業(yè)成功。

不過(guò)，盡管氫燃料電池距離充分推廣還有較長(zhǎng)的路需要走過(guò)，但是豐田在這個(gè)領(lǐng)域的努力與智慧，無(wú)論是從“大EV”的模塊化通用性路線，還是對(duì)氫燃料社會(huì)生態(tài)的構(gòu)建，都值得中國(guó)汽車(chē)行業(yè)乃至整個(gè)社會(huì)去借鑒與參考。

在宣傳氫燃料電池車(chē)的結(jié)尾，豐田用H2OPE來(lái)形容氫燃料電池給人類(lèi)社會(huì)未來(lái)的希望。當(dāng)這份希望已經(jīng)隨著TMEC接近中國(guó)時(shí)，我們是否應(yīng)該用更積極主動(dòng)的姿態(tài)，憑借自主力量去把握住它呢?

(新媒體責(zé)編：wb001)