清华李建秋:燃料电池商用车将在2年后爆发

方得网 2023-03-30 2348字

方得网 周静

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举行。在此次大会上,清华大学教授、车辆与运载学院院长李建秋代表团队作《燃料电池商用车发展现状和趋势》主题报告。

清华大学教授、车辆与运载学院院长李建秋

自主商用车燃料电池系统20多年来取得了哪些进展?未来要在什么地方继续关键技术突破?距离世界第一阵营有什么差距?

请看方得网整理报道。

纯电动与燃料电池互补 已具备与柴油竞争能力

占汽车总量10%左右的商用车,却占到汽车碳排放量的一半以上!商用车单车排放量高、排放总量大,已成为我国能源转型和交通领域节能减排的难点。

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谈到“我们为什么聚焦商用车”,李建秋表示:受制于新能源动力技术,商用车电动化进程远远落后于乘用车,“我们认为,商用车应用场景里,纯电动与燃料电池能够互补:短途、轻型可以上纯电动,长途、重载的可以用燃料电池。”

据介绍,国际方面,最新戴姆勒奔驰燃料电池重卡,应用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。其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,等于把乘用车燃料电池发动机直接用在了商用车上,给行业非常重要的启发。

解放牌CA5046XXYP40L2FCEVA84燃料电池厢式运输车

一汽解放领途轻卡燃料电池版

国内方面,燃料电池发动机,35兆帕、70兆帕的大容量的高压气瓶,电驱动系统、锂离子动力电池以及整车的技术都取得了相关突破。目前国内各商用车企业都在陆续推广燃料电池车型。

续航超1000公里的智蓝欧曼液氢重卡

续航超1000公里的欧曼液氢重卡

李建秋认为,在万台机的保有量规模下,燃料电池商用车已经具备了跟柴油车竞争的能力,尤其是在冷藏车等所需能量比较大的车型,燃料电池已经展现出它的优势。“但国内燃料电池商用车大部分续航里程600公里以下,处在400公里-800公里区间,极少能够超过1000公里。燃料电池重卡要在省际干线物流发挥作用,我们还需要在长续驶里程的应用场景上面下工夫。”

22年攻关 自主商用车燃料电池有哪些突破?

李建秋介绍,我们这个团队来自欧阳明高院士领航的新能源汽车团队。从2001年开始,团队花了20多年的时间一直聚焦据研制“好用、能用、耐用”的商用车燃料电池系统。

回首22年时间,自主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,攻克了一个又一个关键技术,逐步进入核心领域。

包括2008、2022年两次北京奥运会期间,燃料电池商用车应用就体现明显。自主商用车燃料电池系统从做整车到动力系统,再做燃料电池发动机,进入电堆,现在已进入到膜电极里面催化剂层,包括质子膜、扩散层,一步一步进入到最核心的领域。

福田欧辉氢燃料客车在2022北京冬奥延庆赛区

福田欧辉氢燃料客车在2022北京冬奥延庆赛区

李建秋表示,自主商用车燃料电池系统主要解决了低温耐久性、燃料电池电池成本运营成本过高、长寿命等重点问题。

其中,冬奥会期间,京津冀地区燃料电池商用车,成功实现了低温下的快速启停,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。3年时间、230辆示范车、600多万公里的续驶里程,平均百公里氢耗不到6公斤,做到了国际的先进水平。针对公交场景的长寿命也开展了系列化的攻关,保证燃料电池的功率密度的同时,使用寿命能够达到1.5万-1.8万小时,距离2.5万-3万小时目标还有差距,需要继续努力攻关。

“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,形成了一系列的行业标准。通过这些技术的攻关,我们也带动了上下游产业链的发展,形成国产化的体系,并进一步规模化带动成本下降。燃料电池单位功率的成本下降到80%,我们相信可以继续下降60%以上。”李建秋说。

距离世界第一阵营还有多远?未来什么方向?

李建秋坦率地说:“通过我们过去这些年的工作,燃料电池系统在环境适应性、经济性、适用性和批量化方面都已经取得突破。但距离世界第一阵营,我们还有差距,尤其是在上游的基础材料领域,催化剂、质子膜等,需要继续、持续的努力。”

汕德卡牌ZZ4256Y344MZ1FCEV燃料电池牵引汽车

中国重汽汕德卡燃料电池牵引车

接下来关键技术突破将向什么方向努力?

李建秋报告中提到,围绕降成本,关键技术突破三个方面:长寿命、大功率燃料电池的散热场景,大容量储氢。

“针对系统寿命的突破方面,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。整车散热的突破方面,一是燃料电池发动机的工作温度,另一个是材料升级、降低整车能耗和工作电压、电堆工作点调整。”李建秋表示,通过这些技术,有望大幅降低燃料电池商用车运营成本,能够跟传统的燃料车相当。

大运牌CGC4250FCEV4Z1燃料电池牵引汽车

大运燃料电池牵引车CGC4250FCEV4Z1

至于车载储氢方面,李建秋认为,从商用车生产工具性质出发,希望用3万块钱能够建立一个储氢80公斤的系统,目前来看,只有液氢形式能够达到这样的要求。“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,1300立方米一个瓶,只需要3-5万块钱,这个是非常有优势的。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。”

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报告最后,李建秋表示:“相信经过我们标准和关键技术的突破,包括电驱动系统的效率、燃料电池的额定功率、能量密度率以及液氢储供系统方面指标升级,燃料电池商用车的好用、耐用、适用性能的提升,有望呈现爆发式的增长。”

结束语

推进燃料电池在商用车领域应用,是交通电动化与低碳化的重要方向。

2025年,燃料电池商用车值得期待。

责任编辑:洪晗婷