1月11-13日，中国电动汽车百人会论坛（2019）在北京垂纶 台国宾馆召开，清华年夜 学氢能燃料电池团队负责人李建秋揭橥 了主题演讲，演讲内容如下：

尊敬的衣宝廉院士，尊敬的欧阳老师，王海江老师，尊敬的列位 专家、列位 领导，年夜 家上午好！适才 衣老师把国内外的情况都做了简单介绍，郭副市长也把张家口，还有欧阳老师弥补 的，张家口的战略意义都异常 清楚了，下面就是怎么落实，撸起袖子加油干就行了。所以今天我就汇报一下我们在氢能燃料电池方面研究的进展情况，偏技术一点，也对后面的趋势做一个判断。

我们都知道燃料电池系统我们俗称为发念头 ，包含 了单体、电堆、系统，系统里面包含 了氢气系统、空气系统、冷却系统、功率输出控制系统等等。

我们这个团队在欧阳老师的指导下，前面已经做了十多年了，从2015年开始逐步在各类 车型上推广应用。目前我们取得了几个主要的进展在这里给年夜 家汇报一下：

第一，我们把流场的设计跟我们的流道里面气体浓度的测量结合起来。因为你要提高电堆的功率密度，就必须  要能够知道它的浓度散布 是不是合理，所以在这些症结 的技术上面，我们首创了国际上的沿着通道，就是流道偏向 的哪个点在什么样的工况下、气体浓度的组分是什么样的，我们有一个比较  年夜 的突破，这样你就能看到，沿着气体浓度的偏向 ，（PPT）右下角图4，我们测了，我们把模型跟测试结果匹配标对完反过来再做改进  的设计，就能够预测我们的性能。我认为这个是我们真正取得很年夜 突破的处所 ，就像传统内燃机一样，你有缸内的压力传感气，你能看到燃烧的压力是怎么样升高的，反过来你就可以改你的燃烧室。如果没有这个闭环设计的手段你是提高不了的，所以这块是我认为我们近期很年夜 的进展。

第二，我们提出了双循环系统。我们现在知道一般阳极再循环年夜 家用的比较  多，我们现在把阴极再循环也用上，双循环，就是阳极和阴极同时再循环，通过阴级再循环，防止电压过电位，低速的快速启动、湿度的控制都有很好的效果，在这方面国际上我认为我们也是首创，量产的发念头 用双循环系统。（PPT）这是在实验室里做的，这是10千瓦时电堆的双循环台架，那边是30千瓦的双循环。通过双循环能够在冷启动的时候缩短60%的时间。

第三，下年夜 力气进行整个发念头 的系统集成，各个部分  怎么设计、怎么模块化，同时在发念头 控制上面我们提出了含水量闭环自适应的控制。我们都知道，如果你的车要能够适应春夏秋冬不合  的湿度、不合  的温度，并且 又有不合  的功率变更 ，水是它生成的产品 ，含水量的控制是异常 症结 的，一般如果你不闭环，要么就是磨缸、要么就是水淹，实际上是失稳的，我们在怎么样实现水的闭环方面做了很多工作，像丰田做到，整个电堆的含水量闭环，我们现在可以做到，除了整个堆，每片的含水量我们都可以看到，一个堆比如  说300片，你这里面每片的含水量是什么样的我们都能知道、都能看得清楚，通过这个技术能够提高对电堆工作状态的诊断。

第四，动力系统方面，我们实现了电电混合动力，通过这个实现它的长命 命。

第五，在整车的氢平安 方面，我们已经做了十多年，平安 是始终要包管 的，所以我们在系统设计上怎么样包管 系统的平安 也做了很多的工作。

第六，针对耐久性，我们也做了很多方面的研究工作。有的已经开始应用了，有的还没有，因为耐久性特别像我们的木桶效应，40几项办法 里面，如果有一项你处理  得欠好 ，这个堆的耐久性可能就不可 ，所以必须  所有的综合办法 都得加上来，包含 在资料 领域、在系统领域、在发念头 控制领域，在整个动力系统的领域应该怎么样，再把它通过我们动力系统的循环，把它还原到我们测试台架上的测试标准  ，最后通过像右下角这个红线是我们燃料电池的动态工况，这样的动态工况下到底能蒙受 多长的寿命，我们现在基本上做到了1万小时的耐久性。后面基于资料 方面的改进  ，比如  膜电极的资料 要能够跨越 3万小时，在应对将来到2025年膜电极资料 要达到  4万小时，不合  的车用循环对比 下来，能够做到2万—2.5万小时，到2025年我们的判断，基本上可以做到跟整车同寿命。

基于整套的，从电堆到发念头 、到动力系统，再应用到整车上，目前已经开始家当 化，并且  有不合  的企业已经开始进行相关的测试和验证。（PPT）这个是福田的车在张家口崇礼，低温适应性的情况，证明我们整个燃料电池车可以在零下25度的环境下运行，发念头 自己 在实验室里已经可以做到零下30度启动，然则 我们在实际车辆应用，还是会用动力电池和燃料电池相互配合的关系赞助 它快速启动。

同时适才 欧阳老师的不雅 点我们是很认同的，如果我们对燃料电池汽车解决了它的低温环境适应性的话，自己 整个车辆在低温的环境下运行是异常 好的，为什么呢？因为我们的燃料电池，比如  一个60—80千瓦的燃料电池发念头 ，它的输出废热，就像我们传统的柴油机一样是有余热的，这个废热年夜 概也是60—80千瓦，这60—80千瓦如果夏天的时候要通过散热系统专门散失落 ，如果是冬天的话，就只需要，比如  说你可以拿它来给乘客舱采暖、给动力电池保温，所以整个车辆在冬天的时候，乘客舱的温度是可以控制的比较  好的，并且 它不消 消耗燃料电池或者动力电池自己的电量来维持这个温度。

所以，我们说燃料电池汽车是可以做到冬天如果加了整车的综合热治理 可以跟夏天一样长的续驶里程，纯电动是做不到这一点的，纯电动一定要消耗存储电池里的热量来残热，不管是PTC的加热还是好的制热空调，都是要消耗电量的，消耗动力电池的电量就意味着你的车冬天的续驶里程会变短，然则 燃料电池不会，燃料电池夏天的时候需要消耗电量来给空调供电，而在冬天的时候只需要用废热给乘客舱保温和采暖。所以从理论上讲，冬天的里程应该比夏天还长，这个我们正在跟宇通和福田，如果张家口夏天不消 开空调的话，冬天和夏天的里程是一样长的。这个也是我们坚持在张家口的原因，张家口是我们在北方地区  新能源汽车真正跟传统燃油车同样续驶里程的一个很好的试验点。

高原环境我们也进行了测试，车辆从北京开到张家口，将来可能还会开到比如  说唐古拉山等等更高原的，看看我们燃料电池发念头 ，现在我们国内也是很少做的，燃料电池发念头 里面也有空压机，空压机在高海拔的环境下是不是也有环境适应性的问题，然则 张家口因为海拔高度还不算很高，1千多米，这个现在测试结果是没问题的，当然现在就开始家当 化了。

所以客车和物流车现在基本上我认为已经进入年夜 范围 家当 化阶段，就是说性能完善，比如  功率年夜 一点、电池多一点、热治理 做的完善一点，我们学校就慢慢的要再往前走一步，就是利用物流车和商用车，把我们整个燃料电池发念头 家当 链完善了之后，发念头 的成本就会下降，同时适才 衣院士讲的我们也是异常 认可的，发念头 的功率密度和降低成本，功率密度上去了、成本下来了之后，下一个我们就会杀个回马枪，就是进入轿车领域。在北方地区  ，燃料电池轿车我们认为仍然有它强年夜 的生命力，现在我们正在跟北汽，今天北汽领导也有在座，我们已经做了两轮，这个是最新的一轮，现在已经可以跑了，这样轿车我们肯定是要干的。同时，我们也在跟青岛四方干有轨电车，用的就是我们客车的电电混合动力系统。现在第一辆车在四方佛山南海正在示范，车已经可以跑了。所以我认为，有轨电车将来也是重要的应用场景，传统的有轨电车需要带个“辫子”，要有供电轨道，要么上面有供电电缆，要么有第三轨，我们刚开始不知道，后来一问，它的供电这套基础设施，包含 电网、电站、供电轨一公里要3千多万，我现在把燃料电池在线发电，就是一辆车增加几百万，把燃料电池系统装到车上去，不要这个供电轨了，这两个轨道是不带电的，这个建设成本年夜 年夜 降低。并且 有轨电车，只需要在始发站建一个加氢站就行了，所以这个我们认为下面还有成长 的空间。我们现在给它的氢系统配的35或者70兆帕的，将来如果配上液氢系统，我这个有轨电车一天跑下来都没有问题。当然我们青岛四方去年也拿了个奖，就是氢能燃料电池的。

再汇报一下我们正在干的工作，这个是北京市科委给我们的项目，我们现在也在国内寻求合作伙伴，我们整车企业看谁感兴趣，主要是针对我们重卡的领域。因为燃料电池发念头 是可以做到功率偏年夜 的，并且 一会儿我会有一个经济性的剖析 ，就是说在重卡领域，纯电动相比来讲，没有燃料电池这么有优势，我们前面也做了市场的调研，我们有这个远程 的客运比如  省际物流1千公里的，一般是6×4的半挂拖车，现在是柴油机改成LNG，就是下面两个气罐的这种，还有一种针对城市里的城建车辆，比如  渣土、水泥搅拌，8×4的这种，35吨级的，城市建设，像北京公转铁，铁路把基础建设运到车上，渣土城建车辆就把它运到工地，这种车辆现在纯电动电池占的比重比较  高。我们基本上，第一个车型就是针对8×4的，这个项目我们现在正在做，我们会研发发念头 、动力系统，现在不知道哪个整车感兴趣，加入我们一起来做，现在福田是我们的一个合作伙伴，下面也有其他的合作伙伴感兴趣，如果感兴趣回头可以来找我。

我们基于原有的纯电平台、LNG的平台来做这个工作，我们将采取 液氢的系统，不再采取 气氢了，比如  举个例子，这是我们的一个初步的计划 ，我们燃料电池的功率年夜 概会做到160—200千瓦，就是包管 在远程 的公路八九十公里可以连续 开，加一次氢气1千公里，并且  我们会采取 先进的电动轮技术，就是电机是直接在轮毂里面的，就是先进的散布 式电驱动技术、年夜 功率燃料电池发念头 技术、先进的液氢储氢技术，包含 它的综合能量治理 。昨天我们欧阳老师的申报 有一个预测，年夜 概重卡2030年左右会成熟，我们要有一个提前量，我们现在就开始要做初步的研究了。

第二部分  ，下一步燃料电池汽车的成长 会怎么样。

适才 衣院士也介绍了相关的情况：第一，要包管 它的效率。比如  我们现在额定电压一般是0.6V左右，0.65V，将来慢慢通过资料 水平技术进步慢慢会提高的，我们知道反响 电压越高效率就越高。第二，成本。我们认为2025年左右年夜 概是3千—5千元，2030年会降到1千元，1千元是什么概念呢？像12米公交，一般用50—60千瓦的发念头 ，1千/千瓦年夜 概5—6元，这个钱的成本已经低于我们国6柴油机的成本了，所以将来燃料电池还会有显著的成本下降。

（PPT）这是我们做的一个预测，不一  定对，黑色的目标是2014年的时候，我们那个时候判断的，每个阶段我们指标年夜 概能够实现什么样的水平，去年我们做了一个中期的评估，看我们达到  了什么样的水平，年夜 家可以看到，2018年的时候我们已经实现2.0千瓦/升，并且 2.0千瓦/升，不是指峰值功率密度，指额定功率密度，比如  像一般轿车上面，3.0千瓦/升、3.1千瓦/升，那个指峰值功率密度，30秒，额定的功率密度现在国内外的年夜 概1点几到2左右，就是像年夜 连新源年夜 概1.9，年夜 概是这个水平。铂载量0.4，成本年夜 概1万元，耐久性基本上做到了1万小时。可以看到，蓝色的目标是基于2018年取得的结果 和国内外的形势，重新做的目标，功率密度、低温性能，这些我们都做了向上修正，对于轿车的续驶里程我们也做了向上修正，包含 耐久性也做了向上修正，我们症结 技术这几年做的，并且 我相信，现在我们因为年夜 企业年夜 量的加入，将来燃料电池汽车的技术进步还会呈加速的趋势，到2025年我们年夜 概可以做到3—4千瓦/升，零下40度，系统的成本会降到2千—3千元，到2030年会降到1千元。所以，尤其是我们北方地区  ，还是要坚持走燃料电池的路线，从年夜 车开始，甚至高车。如果到2025年我们做到2千元/千瓦，轿车比如  50千瓦也就10万元，我想一个整车加起来卖25万左右B级车是可以的，所以我认为将来还是会有很好的潜力。

国际上也有不合  的预测，（PPT）这是各个国度 做的预测，燃料电池增长的幅度都邑 越来越年夜 的，并且 从我们国内的情况来看，我认为燃料电池在商用车领域替代的速度会进一步加快。因此，我们赓续 的调剂 这个目标，还是坚持2020年左右我们国内会达到  年产1万辆的目标。

液氢我们想给年夜 家讲这个故事，年夜 家也看到了，今年可再生能源与氢能的专项里面就涌现 了液体储供氢技术课题的指南，这也是应对形势的变更 。年夜 家可以看到，从燃料罐的体积跟燃料罐的重量，液氢35、70兆帕都是有优势的，也是离传统燃油车的燃油能量密度最近的。液氢当然液化是需要能量的，我们也跟高压的气氢做了一个比较  ，在中等范围 的液化，1公斤氢气液化年夜 概是10—15千瓦时的电量，到2030年，由于液化工艺的改良 ，可以做到7公斤，年夜 家可以看到，你把氢气加压到70兆帕，加压也是要6千瓦/公斤的，这样比及 2030年前后，液氢的单位  能量能耗就跟气氢接近，然则 液氢的能量密度可以做到10%的重量比，尤其是罐子越年夜 它的重量比越有优势。气氢现在70兆帕年夜 概是5%的重量比左右。并且 可以看到，这是日本岩谷的液氢输运，在储存方面都是液氢的储罐，所以我认为我们国内，在储运方面、输运方面，液氢先做起来，我们团队加倍 激进一点，国外我们也剖析 了，像美国的尼古拉1，他们重卡的概念现在实测还没有出来，然则 他也用的液氢的计划 。

我们比较  一下燃料电池重卡跟纯电动重卡的比较 ，假设3千元/千瓦，一个160千瓦的燃料电池发念头 年夜 概50万，氢系统年夜 概18万，18万其实是有充裕 的，LNG的储罐不会要18万，LNG跟液氢LH罐的整个系统，除了温度更低之外，整个系统是异常 类似的。因此，我也配电电混合动力系统，我要有12万、60度电，它跑500公里这是没有问题的。右边，我们依照 比如  重卡100公里年夜 概200度电，这样500公里的续驶里程年夜 概1000度电，依照 现在系统能量密度160瓦时/公斤，年夜 概6吨多。其他的我认为都不变的话，动力系统的成本可以看到，燃料电池是90万，那边是110万，这是我们30元/千瓦算出来的结果。适才 我讲了，如果我们依照 1000元/千瓦，这个成本会更低。所以，重卡燃料电池我认为有先天的优势，从它的重量、从成本都邑 有优势，这个就是现在北京市科委支持我们正在搞的，科委给我们提了一个要求说，第一，你必须  跟福田这个整车单位  合作，第二，你必须  拉一个北京不是整车的企业合作，我们就想跟哪个企业合作，比如  春风 、一汽感兴趣我们一起来做，整车、底盘、集成到时候我们一起来做。

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