近期氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)可謂熱鬧非凡。各大展會(huì)/論壇密集舉辦、國(guó)內(nèi)燃料電池企業(yè)密集發(fā)布旗下新款燃料電池電堆產(chǎn)品，又恰逢燃料電池汽車示范政策出臺(tái)，一掃上半年由于疫情帶來(lái)的負(fù)面影響。
尤其值得注意的是，國(guó)內(nèi)電堆產(chǎn)品技術(shù)水平提升迅速，特別是功率和功率密度方面，參考公開(kāi)的媒體信息和企業(yè)宣傳，國(guó)內(nèi)電堆似乎已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)國(guó)際先進(jìn)水平的“趕超”。
1、“超英趕美”，芝麻開(kāi)花節(jié)節(jié)高的電堆功率與功率密度
根據(jù)燃料電池汽車示范推廣政策，示范推廣的車輛需要達(dá)到3.0KW/L（乘用車）和2.5KW/L（商用車）才能獲得積分（見(jiàn)表1）。盡管對(duì)比征求意見(jiàn)稿有所提升，達(dá)到現(xiàn)階段國(guó)際先進(jìn)水平，但氫云鏈在《政策解讀：定向?qū)捤?，小水灌溉！詳解燃料電池汽車示?大要點(diǎn)》中認(rèn)為這并非一個(gè)多高的門檻，甚至可以說(shuō)缺乏一定的技術(shù)前瞻性。
表1 示范政策指標(biāo)要求
豐田mirai“114KW、3.1KW/L”一直以來(lái)都是行業(yè)標(biāo)桿。氫云鏈整理了今年發(fā)布的電堆產(chǎn)品（見(jiàn)表2），發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)電堆產(chǎn)品發(fā)展迅速，最高功率達(dá)到200KW，功率密度最高超過(guò)了5.0KW/L，達(dá)不到“100KW,3.0KW/L”兩個(gè)指標(biāo)的可能出門都不好意思跟人打招呼。
表2 2020年電堆新品情況
從工信部的推薦目錄中的車型參數(shù)同樣可以看到國(guó)內(nèi)燃料電池功率的顯著變化。
如表3所示，從2018年到2020年上半年，燃料電池汽車功率在30-40KW區(qū)間的占比明顯下降，迅速由高達(dá)61%占比下降到不足6%，60KW及以上的功率區(qū)間占比提升明顯，到2020年上半年占比已經(jīng)超過(guò)40%。而且這還是燃料電池系統(tǒng)的功率參數(shù)，電堆的功率大小還要進(jìn)一步提升。
表3 2019-2020年上半年工信部推薦目錄燃料電池汽車功率分布情況
電堆功率的參數(shù)尚可以靠堆電池解釋，但功率密度卻是真實(shí)地需要相當(dāng)?shù)募夹g(shù)實(shí)力。根據(jù)日本NEDO的文件，在2015年，日本燃料電池功率密度約為3.0KW/L，在2020年，日本將達(dá)到4.0KW/L的水平（見(jiàn)表4）——對(duì)比國(guó)內(nèi)新發(fā)布的產(chǎn)品水平在幾個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)上已經(jīng)沒(méi)有了優(yōu)勢(shì)。
表4 NEDO燃料電池性能規(guī)劃
僅僅從宣傳的參數(shù)上講，國(guó)內(nèi)燃料電池電堆水平已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“超加趕日”。但實(shí)際上，五部委對(duì)于國(guó)內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)的評(píng)價(jià)仍是“核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件缺失、企業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng)”。
2、你方唱罷我登場(chǎng)，混亂的功率密度計(jì)算方法
長(zhǎng)期以來(lái)，“行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系不完善”被認(rèn)為是我國(guó)氫能與燃料電池行業(yè)存在問(wèn)題之一。這也是電堆功率和功率密度的指標(biāo)參數(shù)軍備競(jìng)賽式上升的重要原因。
不同企業(yè)對(duì)電堆測(cè)試和評(píng)價(jià)方法存在差異，對(duì)于如何計(jì)算電堆的體積和功率，行業(yè)間尚未達(dá)成共識(shí)，各企業(yè)處于“自說(shuō)自話”的階段，得出的參數(shù)指標(biāo)自然缺乏可比性。
有機(jī)構(gòu)將電堆功率密度的評(píng)價(jià)分為活性面積層、電池組層、端板層和外殼層等方式，中間還可以再加入細(xì)分層級(jí)，如CCM層級(jí)。由于許多部件不直接提供功率，因此不同方式得到的功率密度差異很大，如德國(guó)Elringklinger公司在2015年公布的型號(hào)為NM 5金屬板電堆中，活性面積層功率密度7.2 kW/L，CCM層級(jí)6.4 kW/L，電池層4.0 kW/L。同時(shí)，在不同電壓點(diǎn)、不同氣壓、不同工作溫度的情況下，得到的功率密度參數(shù)同樣有所區(qū)別。
在下圖NM5的產(chǎn)品介紹中，我們可以看到Elringklinger標(biāo)出的功率密度參數(shù)都清楚地標(biāo)出了工作氣壓、電壓點(diǎn)等前提條件，這也是我國(guó)企業(yè)在宣傳中需要學(xué)習(xí)之處。
圖1 Elringklinger NM 5性能參數(shù)
出于不同的目的，企業(yè)在進(jìn)行產(chǎn)品宣傳時(shí)自然會(huì)在評(píng)價(jià)方法上有所選擇。吃瓜群眾們不能說(shuō)企業(yè)給出的數(shù)據(jù)是“放衛(wèi)星”，因?yàn)槠髽I(yè)并沒(méi)有給出測(cè)試環(huán)境與測(cè)試條件，甚至沒(méi)有說(shuō)明是樣品還是量產(chǎn)產(chǎn)品，自然是“解釋權(quán)歸廠商所有”。
在這種情況下，A說(shuō)產(chǎn)品達(dá)到了3.0KW/L，B自然不能落后，以免顯得自己技不如人，找一個(gè)工況點(diǎn)，然后宣布達(dá)到3.5KW/L....如此循環(huán)，功率密度的軍備競(jìng)賽就開(kāi)展起來(lái)了，產(chǎn)業(yè)的真實(shí)發(fā)展水平自然就無(wú)從體現(xiàn)。
不否認(rèn)近年來(lái)國(guó)內(nèi)燃料電池技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但在沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的情況下，高調(diào)宣傳某些性能指標(biāo)并沒(méi)有實(shí)際意義，更不代表產(chǎn)業(yè)的真實(shí)發(fā)展水平。對(duì)缺乏標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行大肆宣傳，還有可能會(huì)使行業(yè)外人士錯(cuò)判產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平，形成盲目樂(lè)觀的態(tài)度。
實(shí)際上，不僅僅是電堆功率密度，在其他性能指標(biāo)（如電堆壽命等），甚至在已經(jīng)建立了部分行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的氫氣方面都存在檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問(wèn)題。這也是氫能產(chǎn)業(yè)需要迫切解決的問(wèn)題。
全國(guó)氫能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)研究員楊燕梅認(rèn)為這個(gè)現(xiàn)象與產(chǎn)業(yè)處于快速發(fā)展階段有關(guān)：“氫能產(chǎn)業(yè)目前處于高速發(fā)展階段，技術(shù)及產(chǎn)品的升級(jí)更新快，所以氫能標(biāo)準(zhǔn)化面臨很大的挑戰(zhàn)。”
3、電堆發(fā)展進(jìn)入了新階段，功率之外更應(yīng)該關(guān)注其他參數(shù)
多個(gè)電堆企業(yè)的負(fù)責(zé)人曾向氫云鏈表示，簡(jiǎn)單地拉高電堆性能曲線，在參數(shù)上對(duì)標(biāo)豐田等國(guó)際先進(jìn)水平并不是困難的事情，在實(shí)際應(yīng)用中能否穩(wěn)定地運(yùn)行才是關(guān)鍵。
長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)被認(rèn)為大幅落后于國(guó)際先進(jìn)水平，單堆功率與功率密度這兩個(gè)關(guān)鍵的性能參數(shù)是最常被使用的“論據(jù)”。無(wú)論出于梳理品牌形象、還是提高行業(yè)信心、甚或是單純吸引眼球等各種各樣的目的，單堆功率與功率密度在進(jìn)行品牌宣傳時(shí)都被企業(yè)放在首要位置，與當(dāng)初純電動(dòng)汽車對(duì)于能量密度和續(xù)航里程的宣傳如出一轍。
汽車產(chǎn)業(yè)正處于重要的變革期，我們不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為對(duì)于單堆功率與功率密度的宣傳是一股“浮夸風(fēng)”，需要理解企業(yè)在發(fā)展中的難處。
目前國(guó)內(nèi)燃料電池已經(jīng)打通了技術(shù)鏈，早已解決了從0到1的“有無(wú)”問(wèn)題，更多的是要解決產(chǎn)業(yè)化上的難點(diǎn)，包括產(chǎn)品耐久性、可靠性、一致性、成本等等。企業(yè)在進(jìn)行品牌宣傳之時(shí)，更應(yīng)當(dāng)結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，正確地引導(dǎo)媒體對(duì)企業(yè)、對(duì)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行宣傳，從而引導(dǎo)社會(huì)、資本、政府等各方面人員正確地理解產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段和存在的困難，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供實(shí)實(shí)在在的助力。
