燃料电池曾获得来自科学界诸多褒奖,被誉为“绿色电池”、“终极能源”、“清洁发电厂”、“超级发电机”等。然而,2022年1月,德国一独立研究机构在Nature上刊文,指出燃料电池商业化进度太慢,并呼吁投资者们把有限的资源投入纯电汽车研发。马斯克曾不止一次地公开批判燃料电池,认为它“极其愚蠢”,完全“无法跟锂电池相提并论”。
尽管燃料电池技术在1960年代就已应用于阿波罗登月任务,并迅速发展出多条技术路线,但居高不下的制造成本拖了后腿。2021年,中国科学院院士欧阳明高表示,目前燃料电池系统成本为5000元/kW。以2022款特斯拉Model 3后驱版为例,若想用燃料电池实现202kW的电动机功率,成本将高达101万元人民币。
燃料电池系统包括电堆、空气压缩机和其它三个部分,分别占总成本的62%、16%和22%。其中,催化剂、质子交换膜和双极板是导致燃料电池成本居高不下的关键因素。燃料电池工作时要用到铂基催化剂,并且电池功率越大,需要的铂就越多。质子交换膜相当于电池的电解质,是一种能够传导质子、隔绝氢气和氧气的半透膜。双极板方面,该部件的作用是隔离阳极阴极气体,多采用无孔石墨板。
尽管成本确实限制了燃料电池的发展,但业界对燃料电池的技术研发未曾停下。催化剂、质子交换膜和双极板是燃料电池成本的大头,而降本的关键也在这里。燃料电池的催化剂有三大类:铂催化剂、低铂催化剂和非铂催化剂。质子交换膜也分为全氟磺酸膜、部分氟化聚合物膜、新型非氟聚合物膜、复合膜等类别。石墨双极板耐腐蚀、导电性好,但也并非不可替代。
随着材料工艺不断迭代,燃料电池成本近几年迅速下降。据国金证券测算,待规模化量产后,燃料电池车的成本将降低60%,并且未来还会随着国产化进程持续下降。这让车企再次对燃料电池蠢蠢欲动。2022年4月,现代NEXO获得北京新能源牌照,成为国内首款氢燃料电池汽车。同月,长安汽车发布深蓝C385,便包括氢燃料电池版本。今年6月,丰田汽车被曝将在2023年生产继Mirai之后的第二款氢能燃料电池汽车。
科学家带“技”下海,给行业带来新的变化。2016年,浙江大学博士周鸿波团队成立的氢途科技,专注于燃料电池发动机的研发,产品如今已在湖北、广东、四川、山西等地商业化运营。骥翀氢能创始人付宇,博士毕业于中科院大连化学物理研究所,而骥翀氢能现为国内有能力量产金属双极板的两家公司之一。
现在说放弃为时尚早。
据海外电动车媒体InsideEVs统计,2021年燃料电池汽车销量在连续两年下滑后反弹,以3341台的年销量创历史新高。分析机构ResearchAndMarkets报告显示,未来5年,美国燃料电池汽车市场将以19.14%的CAGR增长,到2027年达3.22亿美元。
国内方面,国家发展改革委、国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》提到,要在2025年之前,实现燃料电池车辆保有量约5万辆。到2030年,氢能将成为碳达峰的有力支撑。