高压空压机与氢动力汽车

有人曾预言，下次工业革命将从氢能源开始，更有人说，这将是一场能源领域的变革，是自蒸汽机、内燃机之后人类工业的一次革命。　　传统能源的开发及内燃机的广泛应用，造就了一批能源巨头及汽车大亨。诸如燃料电池等新能源的开发以至广泛应用，势必也将在新能源领域造就一个个财富神话，导致一场围绕能源变革的财富再分配和大转移。但是，投资新能源领域，譬如开发燃料电池车，除了高额的回报，还意味着巨大的风险。　　面对尚不明朗的商业应用前景，众多能源巨头和汽车大亨们参与的这场角逐，是一场盛宴狂欢还是一场财富冒险？　　百亿美元“烧制”氢动力汽车　　本报记者　余明　上海报道　　在11月4日到9日举行的上海国际工业博览会上，一辆名为“超越二号”的轿车引起了在场人士的注意。从外表看，这只是一辆普通的桑塔纳3000型轿车，但掀开发动机盖看到的却是另一番景象：这里没有传统汽车所运用的汽油发动机，而是一块燃料电池，油箱则让位给了一个储氢罐，储氢罐里储藏着能够支持汽车连续行使168公里的氢气。　　这是目前唯一投入路面试验的国产燃料电池车，其采用的电池是上海神力科技有限公司（简称上海神力）设计和制造的。　　此前的10月30日，通用汽车与上汽宣布，合作开发燃料电池大客车；10月12日，德国大众与同济大学签约，进行燃料电池车研究；9月14日，丰田汽车宣布与一汽集团合作生产混和动力车“先驱”（Prius）；5月25日，梅赛德斯—奔驰氢燃料电池Citaro公共汽车在北京天安门广场亮相，明年，奔驰公司将在北京投放三辆燃料电池大客车。　　一时间，燃料电池车成了一个香饽饽，几乎所有的汽车巨头，都开始在燃料电池车领域摩拳擦掌。　　国产燃料电池车的诞生　　“当时国内很少有人听说过燃料电池，甚至有人以为是和水变油一样是伪科学。”姚家龙回忆起1998年上海神力开始创业时的艰难。　　其实，早在上个世纪90年代，西方发达国家就开始研究燃料电池了。　　美国在研究燃料电池方面表现得非常积极。2003年，布什政府批准了美国能源部制定的“氢计划”。在未来5年内，美国政府将投入30亿美元用于开发氢燃料技术。日本政府计划到2020年，投资40亿美元用于燃料电池研究。法国政府提出，燃料电池研究计划预算为10亿美元。　　上述几国政府在这场新能源开发的角逐中，预算投入的资金就已超过上百亿美元。　　现任上海神力总经理胡里清博士，曾在世界级燃料电池公司工作过两年。1998年，从加拿大回到上海讲课的胡里清偶然发现，西方发达国家已经干得热火朝天的燃料电池，国内还没有什么人进行过研究。胡里清决定归国创业。　　1998年，上海神力创立，开始国产燃料电池的研究。当时，公司注册资金仅仅是50万元人民币。上海工业综合开发区是主要股东，上海郊区奉贤一家民营企业也参与了投资。　　上海神力的科研经费主要来源于国家科技基金，迄今，上海神力获得了近8000万元人民币的研发资金。　　但是，与发达国家动辄几十亿美元的投资相比，上海神力的科研资金显然微不足道。　　国外的氢燃料电池，主要采用高压气氢方式，神力却采用的是常压气氢。相比而言，高压气的功率较大一些，通用汽车推出的氢动力三号样车的燃料电池，已经可以达到80千瓦功率，而上海神力研究的“超越3号”的燃料电池功率仅为50千瓦。　　常压燃料电池的成本比较低。在产业化的过程中，成本往往是产业化最主要的障碍，是否经济在很大程度上决定了能否进行大规模的推广。　　上海神力参与了国家863燃料电池车中的两个项目，其中一个是燃料电池轿车的“超越”系列，另一个是燃料电池大客车。在这两个项目中，上海神力研究的常压燃料电池在大客车上的优势比较明显。　　按照上海神力的说法，奔驰准备在北京推出的名为Clitato的三辆燃料电池大客车，估计每辆造价高达200万欧元，其中燃料电池部分就需要140万欧元，是传统发动机的十倍价格。但“我们的成本比他们的一半还要低”，上海神力对外宣称。　　虽然造价较贵，但是氢燃料电池车的使用费用却相对低廉。现在氢气的售价是每立方米9元，而按照上海神力的燃料电池耗氢量，轿车每100公里耗氢1.03公斤，相当于1.42立方米氢气。而一般的经济型轿车每百公里耗油6到8升，按照现在的油价，超过20元。燃料电池的使用成本比经济型的轿车还要低一些。　　其实，上海神力选择常压也是没有办法的选择。生产高压氢燃料电池需要产生高压气氢，要产生高压气氢，就需要高压空气压缩机。但现实是，国内还没有生产商能够生产稳定可靠的高压空气压缩机。　　此前，国家曾专门投资研究上述类型的空气压缩机，但至今尚没有结果，而进口的这种空气压缩机每台售价超过了一百万元人民币。　　两大阵营对决　　在氢动力燃料电池竞争中，发达国家除了政府部门的大笔投入，跨国公司也在积极推动燃料电池汽车的开发。通用汽车在燃料电池车研究上的投入已经超过10亿美元。　　燃料电池汽车开发已经分成两大阵营：以丰田和通用代表为一方；以戴克、福特及三菱为另一方。他们之间的竞争，已经到了确立标准的阶段。　　今年9月1日，戴克、福特两大汽车巨头共同宣布，为在世界燃料电池汽车技术上取得优势，携手收购了著名的加拿大巴拉德动力系统公司，建立了新的联盟。　　巴拉德公司在世界汽车燃料电池的研发中处于领先地位。1993年，巴拉德首次研制出燃料电池概念车，1997年推出了16辆燃料电池公共汽车，分别在美国的芝加哥和加拿大的温哥华试运行。而早在1997年8月，巴拉德和戴克就组建合资企业，同年12月，福特公司也加入进来。　　燃料电池以氧气和氢气为原料，所需氧气可以从空气中获得，难点在于怎样获得另一种燃料———氢气。　　丰田和通用公司阵营获取氢气的方式是：从一种名为清洁碳氢化合物燃料的新型汽油中取氢。今年年初，美国埃克森石油公司参与到了这一阵营之中，埃克森石油与通用和丰田公司达成研发协议，联合发展氢燃料电池。壳牌石油也加入了进来。　　在另一阵营，戴克、福特及三菱汽车公司阵营以天然气为原料，采取对甲醇改质的办法制取氢气。BP是这一阵营支持者。戴克的燃料电池大客车在一个城市运行，BP就在当地建立加氢站。今年4月，BP与福特合作，福特提供30辆氢燃料电池车，BP则在美国底特律、奥兰多等城市建立加氢网络。　　从今年开始，两大阵营的竞争变得非常激烈。戴克、福特、通用公司分别宣布，2004年，其公司的燃料电池汽车将进行量产。丰田更表示已经再开发下一代燃料电池车。　　此外，菲亚特、雷诺、沃尔沃及标致等公司采用意大利迪诺拉的燃料电池，进行燃料电池车的开发。大众、宝马、日产也都有自己的燃料电池开发计划。　　金矿梦想　　美国一家调查公司的预测，燃料电池车将成为未来汽车业发展的主要方向。到2007年，燃料电池在运输方面的商业价值将达到90亿美元，随着燃料电池车比例的增加，这一数据还有进一步膨胀的可能。　　但国家氢能领域首席科学家、清华大学教授毛宗强介绍，现在公认困扰氢能发展的主要有两个问题，一是使用氢能的设备价格昂贵；二是加氢的设施仍不完备，还没有形成供氢网络，导致氢能的推广应用受到制约。　　同时，氢气的储存也是一大难题。人们普遍担心氢燃料会发生爆炸。　　“其实，氢气和天然气一样，其加注过程并不会比汽油更不安全，”上海神力科技有限公司姚家龙说，“但显然汽油已经有了一套规范的安全标准。” 　　加氢网络发展最快的日本，现在已经有9座加氢站，并且在两三年内还将建成几十座加氢站。而在中国，目前只有上海已经明确明年要建立一座加氢站。　　尽管障碍重重，跨国汽车巨头们在燃料电池车领域的研制与推广的脚步却在加快。今年开始，丰田、福特等公司已经明确了推出氢燃料电池车的时间表，并开始量产部分混和动力车型。　　“燃料电池技术能掀起汽车业的革命。”通用汽车研发部副部长拉里·伯恩斯先生说，“如果你不着手去创造未来，积极地创造未来，你的竞争者就会抢先一步。” 　　今年10月份，在上海举行的新能源必比登挑战赛上，通用、福特、宝马、大众、奥迪、丰田、尼桑，几乎所有的车厂都亮出了自己的燃料电池车。　　“我们展示的不是在遥远的将来或许会发生的事情，”福特公司副总裁苏珊·西斯基则这样对记者说，“这是一种实际，有效的极为有前景的技术。” 　　直到现在，上海神力没有卖出去一件产品，也没有得到一分钱的收入，且在可以预见的时间内，依旧需要投入大笔资金。　　在这样的情况下，上海神力准备投入更多精力到容易实现产业化的小型燃料电池项目上，如游览车、备用电站等。这些领域相比燃料电池汽车的技术要求降低了许多，且功率也小一些。这场耗资超过百亿美元的新能源探寻之路，似乎已经打开了阿里巴巴之门，但谁也不知道门里面是宝藏还是强盗。　　燃料电池车量产为时不远　　本报记者　余明　上海报道　　同济大学校长万钢是中国燃料电池车项目的创始人和见证者。　　2000年，身在国外的万钢博士向国务院提出了开发洁净能源轿车，实现中国汽车工业跨越式发展的建议，并得到科技部等国家部委的重视和支持。随后，万钢被科技部聘任为国家“863计划”电动汽车重大专项首席科学家、总体组组长。作为第一课题负责人，万钢承担了该计划中最为复杂的燃料电池轿车项目。至今，万钢的科研小组已开发出“超越”一号、二号、三号三代燃料电池车的试验样车。　　燃料电池车到底是否成为国内汽车产业一大新的增长点，甚至取代传统能源汽车？本报记者日前专访了万钢。　　量产尚需10多年　　《21世纪》：燃料电池车量产的前景有多乐观，这个过程会有多长？　　万钢：量产需要一个过程。我们计划2006年组成示范车队，2008年奥运会的时候有燃料电池车投入商业运行，2010年组建上百辆车队，作为世博会用车。世博会后，将从出租车、大客车开始入手。2015年以后，预计年产量将达到几十万辆的规模。　　欧洲计划2020年使新能源汽车占国内汽车总产量的5％，2020年达到10％。如果中国届时可与欧洲持平，就需500万辆新能源汽车，如要达到日本的水准，就需要1000万辆新能源车。即使按照3％的比例计算，也需要250万辆。量的积累需要时间，因此我们进行燃料电池车发展的要求是很迫切的。　　《21世纪》：如果采用氢能源，氢的来源是否可以保证日益增长的能源需求？　　万钢：我不久前去参加了一个会议，会上，展出了利用甲醇、天然气、汽油、沼气等制氢的机器，也就是说所有能源都可以制氢。实际上，还可以有更多的来源，且是可以循环利用的，这将大大拓宽氢能源的来源。　　障碍在制度　　《21世纪》：就现阶段而言，推出燃料电池的混和动力车碰到的障碍是什么？　　万钢：最近我在大力呼吁，北京市政府为了奥运的需要，采购的40辆燃料电池大客车，虽通过了国家的各项检验，但没有公告，上不了街。因此，新事物出现，可能会遇到一些制度上的限制。　　《21世纪》：现在很多跨国企业巨头都已在国内开始准备推出自己的燃料电池车，国内车厂是否有类似举措？　　万钢：很多国内车厂都有这个想法。一汽、二汽、奇瑞、长安都有决心，北京也开发了混合动力大客车。但实际运行是否能达到目标，要看最后的情况。　　《21世纪》：现在已经有很多出租车在使用天然气，这是否也是新能源的一种过渡形式？　　万钢：1998年国内十个城市开展以天然气为主要燃料的“清洁汽车行动”以来，年约可节省130万吨汽油。特别是在上海，已经有3.8万辆出租车使用天然气，全市有100多个加气站。未来，除继续降低燃油汽车的排放量外，也要推进混合动力车和纯电动车。　　《21世纪》：宝马公司一直在力主推广氢发动机，且宣称到2025年，宝马的一半产品要使用氢发动机。氢发动机研制最大的难度在哪里？　　万钢：发动机已经开发几十年了，技术相当成熟，改成燃氢的，投资量不大。但氢发动机没有从根本上解决热效应问题。另外，储存液氢有非常高的技术要求，所以现在大家都在研究气氢。所以我觉得氢发动机的研究，最大的困难是在于如何储存液氢。当然，宝马表示，等燃料电池技术成熟以后，最后还是要做燃料电池。　