原标题：【转载】长寿命燃料电池技术 让道路运输及更广阔的领域迈向零碳化｜上海市科学技术奖

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  今年5月，科技蓝闪耀上海。期间，暌违两年的上海市科学技术奖于5月26日在上海展览中心再度揭晓。胸怀“国之大者”，坚持“四个面向”，一大批标志性成果竞相涌现，为正处于关键跃升期的上海国际科学技术创新中心建设增添底色和亮度。

  2022年度上海市科学技术一等奖获奖项目优秀创新成果来啦！本栏目以“强国复兴有我”为主题，重点围绕项目要解决的问题、取得的重要创新、实际应用效果等方面，向社会公众展示获奖成果。

  碳达峰、碳中和慢慢的变成了全球的共识，中国也确立了“30·60”双碳战略目标并加速推进其落地。从中国总的碳排放量来看，交通运输业是我国第三大碳排放源，其中公路运输年均排放10亿吨二氧化碳，占交通行业排放总量的85%左右，是不折不扣的排放主体，而这里面中重卡的碳排放实际上占据了2/3。因此，商用车作为我国碳排放大户以及交通运输的主要力量,是推动汽车产业实现碳达峰碳中和目标的有力抓手，中重型卡车则成为这一领域降低碳排放的重要突破口。

  国内外普遍认为，燃料电池是未来商用车动力系统最有前景的解决方案，被认为是商用车领域实现碳中和目标最重要的途径。

  上海重塑能源科技有限公司（下称“重塑能源”）团队牵头，联合同济大学合作的“长寿命商用车燃料电池运行控制关键技术与应用”国家级研究项目，在长达6年的时间里通过“产学研用”协同攻关，针对商用车运行工况多变、运行温区较宽、进气条件复杂等特点，创新了燃料电池反应条件控制、低温启停控制及进气处理控制技术，突破了燃料电池系统实车运行寿命低于电堆寿命的应用瓶颈，自主掌握了长寿命商用车燃料电池运行控制关键技术，成功打破了该领域的国外技术垄断，并创造了商用车燃料电池系统出货量中国第一、全球前三的成绩。

  作为一种能源转换装置，氢燃料电池系统的作用是将氢能转化成电能，不仅能帮助降低用能终端的碳排放，还能推动上游能源端的绿色转型。

  “氢燃料电池的应用最早可以追溯到上世纪60年代，但总的来说，在比较长的时间里一直属于起步较早，但是没有真正走向市场、进入规模化发展阶段的小众领域。过去的五六年时间里，随着绿色发展转型需求升级和氢燃料电池技术及产品的日趋成熟，以及应用市场的逐渐打开，特别是在中国，正走出一条以商用车领域应用为先行，多领域广泛应用、氢电耦合的发展道路。”重塑能源董事长兼总裁林琦表示。

  中国商用车新能源渗透率持续走高、国内竞争国际化态势日渐凸显，其中氢燃料电池商用车的异军突起是一大亮点。而商用车作为重要生产资料，长寿命是其各方面性能水平的集中体现。对氢能商用车来说，氢燃料电池系统就是心脏，心脏的技术水平直接决定车辆的使用寿命，因此中国企业首先须要掌握的就是氢燃料电池系统的核心技术。

  大概在六年前，燃料电池电堆、双极板、膜电极、质子交换膜、催化剂、碳纸、空气压缩机、氢循环系统八大核心零部件的相关技术长期被国外企业垄断，中国燃料电池还完全依赖进口，国内燃料电池系统每千瓦的价格高达2万元，通过重塑能源为代表的头部企业在自主创新方面的不断突破，目前国产燃料电池电堆性能已满足车用要求，电堆寿命也取得突破，同时也让每千瓦燃料电池系统的价格降至5000元内，这为燃料电池商用车的推广应用打下了重要基础。

  然而在商用车实车应用中，由于系统控制不当，反应条件、低温启停、进气杂质等因素会导致燃料电池系统实际运行寿命低于电堆寿命，上述问题成为燃料电池商用车的推广瓶颈。

  重塑能源的该项目立足商用车运行工况多变、运行温区较宽、进气条件复杂等特点，通过反应条件控制、低温启停控制、进气杂质处理等方面的技术创新来突破上述瓶颈，攻克了长寿命商用车燃料电池运行控制难题。

  具体来看，该项目实现了压力浓度解耦的反应条件控制、基于内部状态在线识别的低温启停控制、自适应进气杂质处理及系统控制三大技术创新，取得了重大原创性成果，实现了项目总体技术指标国际先进，在燃料电池阳极反应压力控制精度、系统低温冷启动性能以及系统实际运行寿命等指标达到国际领先水平。

  该项目授权发明专利19项、实用新型42项，登记软件著作权7项，发表SCI/EI论文39篇；主编/参编国家标准7部、地方及团体标准11部。创新成果获得了中国汽车工程学会颁发的“氢能与燃料电池技术创新奖”一等奖。基于该项目成果的燃料电池发动机产品入选了工信部制造业单项冠军名单和国家能源局第一批能源领域首台（套）重大技术装备。

  在产业落地方面，基于项目成果，重塑能源建立了全国首条、全球规模最大产能的商用车燃料电池系统生产线。在应用方面，重塑能源基于项目技术成果开发的多个系列燃料电池系统产品投放市场后，质量可靠，市场好评度高。2018年初，搭载重塑能源燃料电池系统的全国首批500台氢燃料电池轻卡上海投运，也成为全世界首个大规模的氢燃料电池物流车商业化运营项目。

  通过与国内外数十家整车企业合作，面向实际应用需求开发不同燃料电池车型，重塑能源的产品与技术已累计搭载了5000余辆燃料电池汽车，创造了实车运行总里程超过1.6亿公里的记录，并首次实现了国内燃料电池系统对日本、马来西亚、德国和美国等海外市场的出口。

  2015年到2023年上半年，全国燃料电池汽车累计销量是14715辆，总的保有量已经位居全球前三。其中今年上半年全国燃料电池汽车销量为2410辆，同比增长73.5%，预计全年的产销量会在去年的基础上，继续保持增长。持续增长的动力，一方面来自市场需求，另一方面则源自产品技术创新带来的性能提升和成本下降。

  在林琦看来，未来氢燃料电池商用车的更大规模化应用，将有赖于产品性能逐步提升和剩余材料的国产化推动持续降本，让最终用户用得起、用得好、用得久。尤其是在面向大宗工业物流、冷链运输等更大范围的商业化场景中，实现基础材料的国产化替代和降低全生命周期综合成本将是关键。同时，氢燃料电池也将拥有日趋丰富的应用场景。

  未来，除了在道路交互与通行上公众会看到慢慢的变多的氢燃料电池汽车投入应用，也会发现，该技术应用正在从车用领域破圈，向轨道交通、航空、船舶等别的行业拓展，加速交通领域的减碳进程。同时氢燃料电池技术还将向工程机械、物料搬运、固定式/便携式发电、备用/应急电源、电动汽车离网超充等多元化场景不断拓展，满足更广泛领域的清洁用电需求。

  “为了推动绿色可持续发展，有氢且需要发电的各行各业的应用场景，都能成为氢燃料电池技术的市场，这也是我们持续努力的方向。”林琦说道。