2023年3月28日，北京氢能产业大会暨京津冀氢能产业发展高峰论坛在京顺利举办。工业和信息化部、国家能源局、交通运输部、科学技术部等部委领导，北京市经济和信息化局、北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会领导，氢能产业领域专家、重点区域、行业组织、央企及龙头企业代表出席会议。

 

　　清华大学李建秋教授做了报告，以下是内容摘要：

　　下面我代表我们团队做一个燃料电池商用车发展现状和趋势的汇报。

　　我想从下面三个方面来进行汇报。首先第一点是车辆运载行业的技术变革和发展的趋势。

　　我们都知道人类的发展过程跟出行的方式是密切相关的，从百万年前的直立行走，到几千年前的利用牲畜作为交通工具实现了人类出行的拓展。100多年前，内燃机的车辆使得我们人类进入汽车时代，那么10年前左右汽车的新式化的技术变革加快了我们整个交通行业的发展。

　　那么实际上我们在这儿由于车辆行业的影响是非常重要的，它是我们交通强国的核心建设组成部分。汽车行业的技术变革影响到了千亿人次的人民出行的质量，上亿人的生产生活的供给，数千万人的就业，也是不断提升了重大民生工程，所以这个行业非常重要。

　　那么当然它另外一个方面也是我们国家能源安全的一个重要的途径，就是包括能源的安全和转型，这里大家可以看到，近48%的石油是用道路交通所消耗的，所以针对这样的情况实际上整个行业的发展我们现在汽车新式化正在重构我们整个汽车的产业链、价值链和创新链，大家可以看到从去年到现在就是我们整个新能源智能汽车的发展是非常快的。当然这个对我们人才培养也提出了非常重要的挑战，在基建汽车的时代我们主要是以基建为主，但是到了智能电动汽车时代，我们从单一学科发展到了多学科的交叉，你不仅要懂得材料与结构，还要清楚能源与动力，更重要的是要叠加电子电器、逻辑代码、信息与数据，所以车辆技术的呈现是多领域的技术集成，人才培养的需要是多专业的技术集成，学科建设的路线是要多学科深度交叉。

　　那么当然我们如果举一个例子的话，车上各种各样的东西现在单一学科肯定是完成不了的，所以汽车技术变革的时代我们看到了对人的要求非常的高。

　　那么我们说形成了以地面力学为基础，以车身结构、人机交互和控制优化的车辆、动力系统学的体系。以内燃机逐步拓展到以新能源电动化为核心独特车辆的动力系统学的体系，前面是系统动力学，这个是动力系统学。

　　在自动驾驶方面，从单车的有人驾驶到单车的智能驾驶，到队列的智能，到整个城市智能化的交通系统，形成了人车路网云复杂的信息物理系统，这些给我们的交通智能化的城市，智能化车辆的建设提供了非常大的前景，这里面智能驾驶理论也非常的关键。

　　下面我们聚焦到我们这一次会议的主题就是以氢能为主体的氢能燃料电池汽车的发展特点和它的进展。首先我们为什么聚焦商用车，因为轿车的纯电动已经确立，燃料电池它作为长途重载在商用车有非常好的优秀。商用车它的特点是单车的排放量高，排放总量大，也是我们国家现在能源转型和交通节能减排的难点，商用车的保有量只有10%几，但是碳排放量超过一半，所以我们针对这样的场景制定了纯电动与燃料电池能够互补的这样的商用车的应用场景，短途、轻型可以上纯电动，长途、重载的可以用燃料电池。

　　国内外的发展现状我想大家也已经有所调研，这些我们简单过一下。最新的进展是像戴姆勒奔驰，他们提出的是采用2台150千瓦的燃料电池发动机，加上两个液氢罐，80公斤的液氢能够续驶里程1000公里，动力系统的本身布置跟重量跟传统的燃油车基本上是相当的，所以这个给我们非常重要的启发，这是它的两台，其实它是把它的轿车的燃料电池发动机直接用在了商用车上面。

　　那么我们目前经过我们国内的长足的发展，在燃料电池的发动机，大容量的35兆帕、70兆帕的高压气平，到电驱动系统，到我们配合的锂离子动力电池，以及整车的技术都取得了相关突破。在万台机的规模下已经具备了跟柴油车竞争的能力，尤其是在一些冷藏这样的，需要的能量比较大的车辆上面，燃料电池已经展现出它的优势。所以目前国内各个商用车的企业都在陆续的推广。但是如果我们去看它的续驶的里程和纵质量来看，大部分还是在600公里以下的范围，400-800公里，很少有超过800公里，极少的车型能够超过1000公里续驶。但是我们知道作为我们国家物流的主力，作为工业交通的命脉，最重要的是省际物流的体系它承载货运的量是比较大的，所以我们还需要在长续驶里程的应用场景上面下功夫。

　　当然我们这个团队是来自欧阳明高院士领航的新能源汽车团队。

　　我们过去差不多从2001年开始，我们花了20年的时间一直聚焦据研制好用、能用、耐用的燃料电池商用车燃料电池系统，通过基础理论的研究，关键技术的研发和商业化的落地来一个一个攻克关键的技术，包括我们参与了2008-2022年两次奥运会的释放，最早我们是做整车，后来到动力系统，再后来做燃料电池发动机，再后来进入电堆，现在我们进入到膜电极里面催化剂，催化剂层，包括质子膜，包括扩散层应该怎么样做，一步一步进入到最核心的领域。

　　这里面我们通过释放还是解决了几个问题，第一是我们解决了低温耐久性的问题，通过去年的冬奥释放，我们当时在京津冀地区大概有120辆车参与了冬奥释放，这也是全球温度最低的释放，通过这个释放我们实现了燃料电池在低温情况底下的快速起停，我们现在液化通道发动机可以做到零下40摄氏度，120-140秒可以达到满功率的状态，这是很了不起的成就。

　　第二解决了燃料电池电池成本运营成本过高的问题。通过我们严格控制它的氢疗，通过我们三年的释放，大概230台车，600多万公里的续驶里程，统计的平均氢耗不到6公斤/百公里，它的氢耗量已经比较低了，应该说做到了国际的先进水平。

　　同时我们在长寿命，尤其是针对公交场景的长寿命也开展了系列化的攻关，在保证我们燃料电池的功率密度的同时使得我们的使用寿命能够达到15000-18000小时，当然距离商用车的整车同寿命25000-30000小时还有差距，还需要我们继续努力来攻关。

　　通过这些实际的应用场景，我们也建立了整个燃料电池的测试平台，以及大数据的监控平台，就是我们的发动机能够像传统的内燃机的发动机，传统的电池，传统的电机电驱动系统一样，做电池兼容测试、防水测试、湿热测试、低温冷启动测试、盐雾、噪声、冲击、振动等等，形成了一系列的行业标准。

　　再通过这些技术的攻关，我们也带动了上下游产业链的发展，一步一步的把这些材料变成我们全国产化的体系，并且通过国产化，通过规模化带动成本的下降，使得我们单位功率的成本下降到80%，我们还可以相信这个成本可以继续下降60%以上。

　　通过我们过去几年的工作，在环境适应性、经济性、适用性和批量化方面都已经取得突破。但是坦率的讲，我们距离世界第一阵营我们还有差距，我们还需要继续的持续的努力，尤其是在上游的基础材料领域，在催化剂，在质子膜，比如说我们国家的膜现在做到12个微米，能做出来，但是耐久性方面还有差距，跑着跑着容易穿孔，其中的ETPFE增强层它的厚度，它的抗拉强度，就是强度上面跟世界上比如说像歌尔最好的膜我们还有差距，这方面我们也还在继续攻关。

　　下面汇报第三个部分氢燃料电池商用车未来的发展趋势。我们想重点还是要围绕着我们场景的应用，除了批量化降低成本之外，就汽车行业只有低成本才会有市场，所谓低成本这个我们是做一个公共的约束条件，但是我们在关键技术突破方面，首先是要突破寿命，其次是要突破商用车的大功率燃料电池的散热场景，第三是针对商用车场景长途重载的场景，它的大容量储氢要有突破，这里我们大概也列了几个目标。

　　首先针对系统寿命的突破方面，我们从现在的1万多个小时希望能够突破到2.5-3万小时，这里面非常关键的还是需要通过我们材料的改进和运行工况的改进。比如说我们在耐久性的突破方面，我们要进一步的通过材料的改进来降低我们的活化和欧姆的损失，提高我们燃料电池工作的效率。同时在整车散热的突破方面，我们需要做两个方面的工作，一个是要燃料电池发动机的工作温度，从现在的80度提高到90度甚至提高到120度，但是这个提高工作温度跟它的膜电极的耐久性是密切相关的，膜电极的工作温度越高它的耐久性会下降。但是我们另外一个方面，我们商用车的耐久性要求很高，从这方面我们需要从材料的角度来突破。

　　第二，我们要在整车的能耗和散热方面来下功夫，能不能用我们常规的膜电极来解决它呢?这些方面我们都需要做研究。比如说膜电极利里面温度最高的点在哪里，怎么来设计它的流产，来控制它温度的最高点，实现它温度的一致性，这里面有研究。

　　第二，比如说我们要通过高电压，但是它的工作电压越高，发电效率越高，散热量越小，但是过高的发电电压会影响耐久性，怎么在高效率和耐久性之间实现平衡和折中，是我们现在要攻关的一个特点。

　　第三，就是我们希望电堆的工作点需要调整，原来我们工作点0.65伏设为额定点，现在我们抬高到0.75和0.8伏，通过这个来提高工作效率，降低发热量。

　　从整车方面我们还有一系列的措施，比如说降低迎风的面积，降低它滚阻的系数等等，我们有一系列的措施。当然也可以再通过智能化的措施，这个图是可以看到我们通过驱动系统的改进和迎风面积的提升可以节能30%以上，从200千瓦到140千瓦，进一步的通过智能的队列驾驶，通过降低整个车辆队列的丰足还可以降低25%左右的能耗，使得我们单车的能耗减少到6.8公斤，在百公里均速的条件下面，这个也是非常重要的一个特点。

　　通过这些技术我们将来的商用车会有一个很大的提高，这些提高就是它的百公里的耗氢量会下降到7-8公斤，这样的话它在成本上面能够跟传统的燃料车相当。

　　最后汇报车载储氢方面的突破。我们的目标因为商用车是生产工具，是要非常节能的，所以在这一块我们希望能够用3万块钱能够建立一个储氢80公斤的系统，这个系统我们采用什么样的技术路线呢?从目前来看只有液氢能够达到这样的成本。首先我们在气氢和液氢之间我们也在论证不同的气压，比如说280或者528，可以看到528是下面气氢发展的一个重要的方向，它在储运方面的成本是比较低的。液氢的话，稍微的在制备方面就氢的液化方面的能耗，就是那个箭头所指的方向稍微高一些，但是总的来说从它最后的终端加速的成本来看仍然是比较低的，而我们国家现在在液氢方面标准体系还不完善，我们下午还有一个专门的液氢论坛会针对这些问题开展讨论。

　　液氢的优势在于它的安全性相对高压来讲是最好的。那么目前比如说我们液氢和气氢相比，一个60公斤的储氢量，35兆帕的储氢系统大概要超过50万元，但是如果我们用液氢，一个瓶，一个1300立方米的话，只需要3-5万块钱，这个是非常有优势的，所以我们认为将来长距离的车辆液氢系统会有它独特的优势。

　　我们希望从国家层面参照LNG的体系建立液氢的全产业链的标准体系和生产制造的体系。

　　所以我们基于这样的思考我们也对未来的液氢的重卡或者氢能重卡的发展制定了一个规划，从电驱动系统的效率、燃料电池的额定功率和效率以及液氢储供系统它的能量密度方面做了一个目标场景。我们相信经过我们标准和关键技术的突破，再经过两三年我们燃料电池商用车随着它的好用、耐用、适用性能的提升将呈现爆发式的增长。