全球能源行業(yè)正經(jīng)歷著以低碳化、無(wú)碳化、低污染為方向的第三次能源變革，氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的二次能源，可通過(guò)一次能源、二次能源及工業(yè)領(lǐng)域等多種途徑獲取，氫能將成為第三次能源變革的重要媒介。國(guó)家大力發(fā)展新能源汽車，不斷出臺(tái)政策推動(dòng)新能源汽車發(fā)展。甚至，2020年10月9日，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議通過(guò)了《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，明確指出要加強(qiáng)充換電、加氫等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快形成快充為主的高速公路和城鄉(xiāng)公共充電網(wǎng)絡(luò)。政府大力推動(dòng)氫燃料電池發(fā)展，部分車企也持續(xù)進(jìn)行研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用氫燃料電池汽車，氫燃料電池成為下一個(gè)風(fēng)口。

丨“政策扶持”＋“技術(shù)進(jìn)步”雙管齊下，大力推動(dòng)氫燃料電池發(fā)展

一、政策力推氫燃料電池成為新能源電池主力軍

2019 年氫能源首次寫入《政府工作報(bào)告》，將氫能納入中國(guó)能源體系之中，我國(guó)真正開啟氫能大發(fā)展元年，按照白皮書路線規(guī)劃，預(yù)計(jì)到 2050 年氫能在中國(guó)能源體 系中的占比約為 10%，氫氣需求量接近 6000 萬(wàn)噸，年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值超過(guò) 10 萬(wàn)億元，全國(guó)加氫站達(dá)到 10000 座以上，燃料電池汽車年產(chǎn)量達(dá)到 520 萬(wàn)輛。

政策強(qiáng)力支持氫燃料電池汽車發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)，氫燃料電池汽車將迎來(lái)一個(gè)高速增長(zhǎng)期。

為什么政府急于扶持發(fā)展氫能源燃料電池汽車？根據(jù)聯(lián)合國(guó)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)減排任務(wù)艱巨，年排放量位居世界第一。2018 年中國(guó)碳排放達(dá)到 137 億噸，同比增長(zhǎng) 1.6%。盡管我國(guó)碳排放的增速已經(jīng)放緩，但從總量看， 占全球總排放量的 1/4 以上，仍是全球排名第一的碳排放國(guó)。作為世界工廠，在產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善、國(guó)產(chǎn)制造加工能力與日俱增的同時(shí)，我國(guó)的碳排放量也快速攀升。作為 負(fù)責(zé)任的大國(guó)，走低碳節(jié)能發(fā)展之路既是我國(guó)的責(zé)任所系，亦是使命所向。

氫燃料電池汽車的發(fā)展之所以獲得政府的不斷重視，與其能源特性有關(guān)，一方面，從能源發(fā)展視角看，從化石能源向清潔能源轉(zhuǎn)變過(guò)程中，氫氣+電的組合可能是最好的最終形式；另一方面，隨著我國(guó)2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的提出，氫氣作為再生能源的儲(chǔ)能載體，可以將難以并入電網(wǎng)的大量風(fēng)電、光電以及國(guó)內(nèi)大量工業(yè)副產(chǎn)氫充分利用起來(lái)，承擔(dān)調(diào)峰作用，是滿足碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵舉措之一。

據(jù)了解，目前我國(guó)每年約有500萬(wàn)噸的副產(chǎn)氫氣，可滿足約200萬(wàn)輛乘用車或50萬(wàn)輛商用車的使用需求。“在2025年之前，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要依賴于副產(chǎn)氫，這些氫不管它是從哪兒來(lái)的，它已經(jīng)產(chǎn)生了，我們可以去充分地利用，不會(huì)增加額外的污染。但是未來(lái)，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，絕不是走化石能源制氫，一定是可再生能源，清潔的制氫，這必將是未來(lái)的方向。

二、技術(shù)的進(jìn)步，給氫燃料電池的發(fā)展帶來(lái)強(qiáng)有力的支撐

目前國(guó)內(nèi)有幾所高校進(jìn)行氫能汽車的自主研發(fā)和校企合作，尤以清華大學(xué)和武漢理工大學(xué)最為突出，如清華大學(xué)在863項(xiàng)目中研制出“氫能系列”PEMFC①公交車，武漢理工大學(xué)研制出了“楚天系列”FCEV②。

上海汽車的榮威850插電式氫燃料電池轎車搭載了兩個(gè)700bar氫氣瓶，放在后排，其H2儲(chǔ)量可達(dá)到4.34kg，最大續(xù)航里程為400km，可實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)模式和氫能源模式，其中純電動(dòng)模式僅為應(yīng)急，最多只能行駛30km，當(dāng)兩者共同工作時(shí)可以續(xù)航400km。

此外，國(guó)內(nèi)還有一些公司對(duì)氫能汽車進(jìn)行了研究，但都處于研發(fā)及示范考核階段，想要盡快大規(guī)模市場(chǎng)化還需要進(jìn)一步的技術(shù)研究。

氫燃料電池商業(yè)化進(jìn)程正在加速。前不久，中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高表示，近兩年中國(guó)燃料電池技術(shù)研發(fā)取得了巨大進(jìn)步，和五年前相比各種性能指標(biāo)都出現(xiàn)了大幅的提高，氫燃料電池技術(shù)在中國(guó)的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)建立起來(lái)，國(guó)家的示范推廣項(xiàng)目一旦開始，明年將會(huì)騰飛。

丨在氫燃料電池研發(fā)路上，可靠性測(cè)試應(yīng)何去何從？

從全球范圍來(lái)看，近幾年我國(guó)氫燃料電池雖然發(fā)展迅速，但是和世界先進(jìn)水平相比還有相當(dāng)大的差距。相關(guān)技術(shù)還處于工程化開發(fā)階段，與日本等標(biāo)桿產(chǎn)品相比，在可靠性、冷啟動(dòng)、功率特性等主要技術(shù)性指標(biāo)上還存在很大差距。

《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》提出，攻克氫能儲(chǔ)運(yùn)、加氫站、車載儲(chǔ)氫等氫燃料電池汽車應(yīng)用支撐技術(shù)；開展正負(fù)極材料、電解液、隔膜、膜電極等關(guān)鍵核心技術(shù)研究，加強(qiáng)高強(qiáng)度、輕量化、高安全、低成本、長(zhǎng)壽命的動(dòng)力電池和燃料電池系統(tǒng)短板技術(shù)攻關(guān)等。

目前我國(guó)燃料電池的不少關(guān)鍵原材料仍然需要依賴進(jìn)口才可以達(dá)到長(zhǎng)壽命、高可靠等要求，所以國(guó)內(nèi)自主品牌需要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)和工藝的突破，掌握核心技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)，推動(dòng)更多氫燃料電池相關(guān)零部件的國(guó)產(chǎn)化替代。只有保證這些基礎(chǔ)材料和關(guān)鍵零部件的高可靠性，才有可能保證氫燃料電池的長(zhǎng)壽命和高可靠性，讓氫燃料電池的商用車和乘用車更好的普及。

科明在國(guó)內(nèi)是首批開啟新能源可靠性測(cè)試領(lǐng)域的環(huán)境模擬可靠性測(cè)試設(shè)備企業(yè)，在新能源領(lǐng)域也取得了優(yōu)秀的成績(jī)，服務(wù)過(guò)眾多知名企業(yè)，享譽(yù)口碑。面對(duì)氫能源可靠性測(cè)試的難題，科明也從不退縮，迎難而上，不斷的研發(fā)創(chuàng)新，助力氫燃料電池的核心技術(shù)的研究與突破。

科明系廣東省新能源汽車產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位

科明新能源快速溫變?cè)囼?yàn)箱ESS-1000L

丨氫燃料電池環(huán)境可靠性測(cè)試的突破點(diǎn)

氫燃料電池汽車不再是傳統(tǒng)意義上的汽車。氫燃料電池汽車與傳統(tǒng)汽車的區(qū)別, 主要在于動(dòng)力系統(tǒng)方面有本質(zhì)區(qū)別; 氫燃料電池汽車與一般電動(dòng)汽車的區(qū)別, 主要在于動(dòng)力電池的工作原理不同。但是, 氫燃料電池汽車的布置是在傳統(tǒng)原型車的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)設(shè)計(jì), 此外, 燃料電池汽車作為人類出行和運(yùn)輸?shù)慕煌üぞ? 在使用要求方面與傳統(tǒng)汽車是一致的。

因此, 評(píng)價(jià)燃料電池汽車可靠性, 既要參照傳統(tǒng)汽車的可靠性評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法, 又要所區(qū)別。燃料電池汽車與傳統(tǒng)汽車相比, 具有以下特點(diǎn):

1) 燃料電池汽車的動(dòng)力系統(tǒng)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車完全不同。

2) 燃料電池汽車的布置是在傳統(tǒng)汽車基礎(chǔ)上完成的, 但燃料電池汽車的自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致整車受力的變化。

3) 燃料電池汽車的電子電氣部件相當(dāng)多。

在參照傳統(tǒng)汽車環(huán)境可靠性試驗(yàn)方法基礎(chǔ)上, 充分考慮燃料電池汽車自身特點(diǎn), 評(píng)價(jià)燃料電池汽車環(huán)境可靠性可參考以下試驗(yàn)方法:

一、氫燃料電池系統(tǒng)高低溫試驗(yàn)

氫燃料電池系統(tǒng)的高低溫試驗(yàn)主要對(duì)電池進(jìn)行高低溫例行試驗(yàn)、耐寒、耐高溫試驗(yàn)，以便對(duì)試驗(yàn)中擬定環(huán)境條件下的產(chǎn)品性能、行為作出分析及評(píng)估。

參考試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 2423.1-2008電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程 試驗(yàn)A：低溫試驗(yàn)方法

GB/T 2423.2-2008電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程 試驗(yàn)B：高溫試驗(yàn)方法

GJB150.3A-2009  高溫試驗(yàn)

GJB150.4A-2009  低溫試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)備：步入式燃料電池系統(tǒng)高低溫試驗(yàn)室

設(shè)備特點(diǎn)：1、試驗(yàn)室具有內(nèi)氫濃度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)、氫濃度超限強(qiáng)排系統(tǒng)；

2、試驗(yàn)室內(nèi)的照明系統(tǒng)、插座以及電器件均設(shè)有防爆保護(hù)；

3、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)裝有煙霧探測(cè)器，電池燃燒或爆炸時(shí)可自動(dòng)/手動(dòng)啟動(dòng)滅火器；

4、試驗(yàn)室內(nèi)有熱源情況下，可保持恒溫不影響試驗(yàn)結(jié)果；

5、配有冷卻水、壓縮空氣、氫氣、電纜進(jìn)出接口。

二、氫燃料電池系統(tǒng)濕熱低氣壓復(fù)合試驗(yàn)

氫燃料電池系統(tǒng)濕熱氣壓復(fù)合試驗(yàn)主要對(duì)電池進(jìn)行高低溫濕熱和低氣壓試驗(yàn)，模擬溫度變化和海拔高度變化的單項(xiàng)或組合條件下的可靠性試驗(yàn)，以便產(chǎn)品設(shè)計(jì)、改進(jìn)、鑒定及出廠檢驗(yàn)。

參考試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 2423.1-2008電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程 試驗(yàn)A：低溫試驗(yàn)方法

GB/T 2423.2-2008電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程 試驗(yàn)B：高溫試驗(yàn)方法

GB/T 2423.3-2008(IEC68-2-3)試驗(yàn)Ca:恒定濕熱試驗(yàn)方法。

GB/T 2423.4-2008(IEC68-2—30)試驗(yàn)Db:交變濕熱試驗(yàn)方法。

GB/T 2423.21-2008 低氣壓試驗(yàn)方法 M

GB/T 2423.25-2008 低溫/低氣壓綜合試驗(yàn)Z/AM

GB/T 2423.26-2008 試驗(yàn)高溫/低氣壓綜合試驗(yàn)Z/BM

GJB150.2A-2009  低氣壓（高度）試驗(yàn)

GJB150.3A-2009  高溫試驗(yàn)

GJB150.4A-2009  低溫試驗(yàn)

GJB150.6A-2009  溫度高度試驗(yàn)

GJBl50.9-2009(MIL-STD-810D)濕熱試驗(yàn)方法。

試驗(yàn)設(shè)備：步入式燃料電池系統(tǒng)濕熱低氣壓復(fù)合試驗(yàn)室

設(shè)備特點(diǎn)：1、配有完整真空低氣壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，可進(jìn)行連續(xù)壓力速率調(diào)節(jié)，自動(dòng)控制調(diào)

節(jié)氣壓真空度

2、試驗(yàn)室具有內(nèi)氫濃度監(jiān)測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)、氫濃度超限強(qiáng)排系統(tǒng)；

3、試驗(yàn)室內(nèi)的照明系統(tǒng)、插座以及電器件均設(shè)有防爆保護(hù)；

4、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)裝有煙霧探測(cè)器，電池燃燒或爆炸時(shí)可自動(dòng)/手動(dòng)啟動(dòng)滅火器；

5、試驗(yàn)室內(nèi)有熱源情況下，可保持恒溫不影響試驗(yàn)結(jié)果；

6、配有冷卻水、壓縮空氣、氫氣、電纜進(jìn)出接口。

三、PEM氫燃料電池電堆低溫特性試驗(yàn) 

PEM氫燃料電池電堆低溫特性試驗(yàn)主要對(duì)電池進(jìn)行低溫試驗(yàn)，模擬溫度變化和低溫環(huán)境下的可靠性試驗(yàn)，以便測(cè)試PEM氫燃料電池的低溫啟動(dòng)性能。

參考試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 31035-2014 質(zhì)子交換膜燃料電池電堆低溫特性試驗(yàn)方法

GB/T 2423.1-2008電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程 試驗(yàn)A：低溫試驗(yàn)方法

GJB150.4A-2009  低溫試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)備：步入式PEM氫燃料電池高低溫試驗(yàn)室

設(shè)備特點(diǎn)：1、試驗(yàn)室內(nèi)有熱源情況下，可保持恒溫不影響試驗(yàn)結(jié)果；

2、行業(yè)率先應(yīng)用的流體仿真設(shè)計(jì)技術(shù)與產(chǎn)品工藝制造技術(shù)（產(chǎn)品更節(jié)能）；

3、可通過(guò)局域網(wǎng)（LAN）RS232/485連接組成試驗(yàn)室測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，方便用戶系統(tǒng)集成與自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

科明作為新能源可靠性測(cè)試的先行者，有自信、有決心、有實(shí)力突破氫燃料電池可靠性測(cè)試技術(shù)難點(diǎn)，助力氫燃料電池的技術(shù)發(fā)展，為全球第三次能源變革進(jìn)程以及推進(jìn)氫燃料電池汽車的普及，貢獻(xiàn)提供強(qiáng)有力的支撐。

注釋：①PEMFC：質(zhì)子交換膜燃料電池；

②FCEV：燃料電池電動(dòng)汽車。