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“燃料电池在寿命、可靠性、使用性能上已经能基本达到车辆使用要求。汽车产业在实现‘碳达峰、碳中和’目标的过程中，燃料电池可发挥重要的作用。”全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢表示。
氢能作为二次能源，具有零碳排放、高效、能源互联媒介、可储存、安全可控等显著优势，可在交通、工业和建筑等诸多领域推广和应用。而燃料电池系统作为氢能在汽车产业的重要应用之一，上汽早在十多年前就开始布局。
“将氢能纳入终端能源体系，与电力协同互补。未来，氢能将成为终端能源消费主体，并将带来十几万亿元规模的新兴产业。”捷氢科技总经理卢兵兵表示。
站在“十四五”开局之年的起点上，“碳达峰、碳中和”目标无疑将持续并深度影响我国新能源汽车行业。
应用以商用车为主
近日，京津冀、上海、广东被批准为首批燃料电池汽车示范城市群。据悉，财政部、工业和信息化部、科技部、国家发展和改革委员会、国家能源局于去年9月联合发布了《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》。
对于燃料电池汽车的应用，业内一致的看法是：燃料电池汽车短期内的落地应用将主要集中在商用车领域。与锂电池相比，燃料电池系统能量密度更高，具有续航里程长、负载能力强和加氢速度快等优势，更适合长距离、重载荷运输领域的重型卡车和其他商用车使用场景。在今年的上汽集团Tech Show上，捷氢科技展出了为中重卡量身设计打造的燃料电池系统PROME P3X。
捷氢科技系统开发部总监蔡俊表示：“对商用车领域的用户来说，高效率、高可靠性和长耐久性是他们的刚需。而捷氢科技的燃料电池系统在这三个方面都已经做到了业内领先。”
据蔡俊介绍，捷氢科技第三代产品的最高能效已经达到了60%，而业内最高能效普遍在55%左右。此外，在可靠性和耐久性方面，捷氢科技的产品经历了完整的可靠性和耐久性测试，目前已经能达到1万小时的寿命。
“为了保证产品品质和可靠性，我们真的是‘死磕自己’，认死理。耐久性测试都是实打实、一小时一小时地测。”卢兵兵表示。
此外，蔡俊表示，捷氢科技燃料电池电堆PROME M3H的功率已经能达到140kW，并且在-30℃、无辅助加热的情况下，可以在30秒内快速启动，这些指标已经全面超越了丰田Mirai一代所采用的燃料电池系统的数据。
截至目前，已有包括上汽大通MAXUS EUINQ7在内的乘用车、轻型客车、城市客车、物流车、牵引车，以及叉车等多种车型搭载了捷氢科PROME P3系列燃料电池系统。
提高国产化率，降低成本
如果说燃料电池系统是燃料电池汽车的“心脏”，氢气是“血液”，那么氢气循环泵就是“血液循环系统”。“氢气循环泵是燃料电池系统中的一个核心零部件，它对密封性和功耗方面都有很高的要求，所以我们之前一直采用进口的泵头。”蔡俊说，“一旦进口的泵头出现问题，国外相应的工程服务响应速度相对较慢。同时，进口泵头的成本也相对比较高。那时，我们认为，捷氢科技需要打造一个本土供应链，这对我们成本的降低和日后的研发效率提升都是有极大帮助的。”随后，捷氢科技与国内的供应商一起，从每一个技术细节入手，并且反复在台架上测试，最终共同实现了氢气循环泵的国产化开发。
目前，捷氢科技燃料电池系统的核心部件，如空压机、氢气循环泵和电子水泵等均实现了一级零部件100%国产化。成立三年多来，捷氢科技通过核心技术研发的深度、量产产品迭代的规划、供应链国产化的布局，以及车规级零件供应商的引入四个方面不断完善供应链，进而大幅降低了成本。如今，捷氢科技P3系列系统和M3系列电堆产品已在上一代产品基础上实现了50%的成本下降。
“目前，燃料电池汽车的使用成本仍然很高。”卢兵兵坦言，对于捷氢科技而言，除了要不断提升燃料电池系统的效率和寿命，同时还需要持续地降低成本。
“膜电极是燃料电池中最核心的零部件之一，被誉为燃料电池的‘芯片’。”据蔡俊介绍，长期以来，膜电极这项核心技术被国外厂商垄断，导致燃料电池成本居高不下。因此，拥有膜电极这一核心技术的开发和制造能力，是国内燃料电池产业发展的关键。捷氢科技在公司成立之后，就集中力量攻关膜电极的制造工艺。此外，捷氢科技上海新园区首次增设了膜电极自动化生产线，这意味着捷氢科技不仅拥有膜电极的自主研发能力，同时拥有了膜电极的制造生产能力，燃料电池成本将进一步下降。
卢兵兵预计，在“十四五”末期，捷氢科技百千瓦级别的燃料电池系统产品成本能够与大排量柴油机相当。“从整个行业来看，目前燃料电池汽车的应用刚刚起步，燃料电池系统产品相关产业链也比较薄弱。氢能与燃料电池生态圈的建立及核心技术攻关，需要能源、化工、汽车等行业共同努力。”卢兵兵表示。
从细节做起，改善体验
除了在成本和性能上持续进行研发和投入外，捷氢科技也十分注重用户体验。“我们的产品最终是要装到车上的，司机与乘客的驾乘体验，我们必须关注。”蔡俊说。
在燃料电池内部，氢气和氧气经化学反应后会生成水，而在车辆“熄火”后需要有一个对电堆吹扫的功能，将水清理干净，防止下一次启动时因为水的存在而堵塞了电堆流道。“以往，我们是按照标定时间使用吹扫功能。在最早的荣威950 FCV上，这个吹扫动作要持续将近2分钟左右。车主在停车熄火下车以后，经常会听到电堆的吹扫声，怀疑车辆是不是没有熄火。”蔡俊表示，这对用户来说，体验肯定是不好的。于是，捷氢科技研发了一项基于高频阻抗（HFR）监测的停机吹扫策略，通过控制器实时监测和计算HFR来判断电堆内部的干湿度，从而决定电堆吹扫的时间。“吹扫的时间最终缩短到了15秒左右，极大地提升了用户体验。”蔡俊说。
此外，对于司机和乘客而言，车内安静的环境也是驾乘体验的重要环节之一。
“燃料电池系统的NVH性能（乘员感受到的噪声、振动及相关的声振粗糙度）将会成为提升产品竞争力的重要指标。”蔡俊说。
为了改善用户体验，捷氢科技建立了一套完整的NVH开发流程。以捷氢 PROME P3X系统为例，怠速功率噪声最终控制在80分贝以下，额定功率噪声控制在90分贝以下，达到了大多数燃油乘用车的指标。
卢兵兵表示，在国家战略、政策支持和行业共同发展的背景下，燃料电池的产业化发展正站在全新起点上。捷氢科技将继续扎实推进氢燃料电池核心技术自主研发，持续扩大市场规模和降低产品成本，为我国燃料电池行业的发展贡献力量。
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