氫燃料電池汽車：通用磨礪60多年的劍

1966年通用曾經(jīng)進行過燃料電池試驗，改裝了一輛Electrovan廂式車作為試驗車。該車由聯(lián)合碳化物公司制造的5千瓦燃料電池提供動力，有32個燃料電池模塊。電池很大，還有巨大的儲氫和儲氧罐，幾乎占滿了車內(nèi)的空間。

通用Electrovan氫燃料貨車

紅色為液氫罐，綠色為液氧罐

Electrovan燃料電池汽車得到了NASA的支持，當然這個項目僅僅是測試。

上個世紀90年代末，通用汽車推出了“氫動一號” 概念車，采用歐寶最暢銷的緊湊型旅行車賽飛利改裝。氫動一號裝有200個燃料電池單元最高車速可達140公里/小時，功率60千瓦，采用不銹鋼液態(tài)氫儲罐， 可儲氫 5kg，一次加氫后可行駛400公里。2000年9月，這款車曾作為領跑車，引導了澳大利亞悉尼夏季奧運會的男女馬拉松比賽。2000年11月，這款車在中國燃料電池技術研討會上展示。

2001年4-5月，通用公司在亞利桑那州面積達2000公頃的試驗場對“氫動一號”進行了綜合性測試，在24小時內(nèi)連續(xù)行駛了1386.906公里(172圈)，創(chuàng)造了國際汽聯(lián)燃料電池車類別11項耐久性世界記錄。

2003 年， 通用推出 “氫動二號”概念車，采用完全由軟件控制的電子信號 “線傳” 技術 ， 這是一款堪稱顛覆傳，“忽視”了方向盤、 變速器、 傳動軸等部件，是真正的未來汽車概念。

當時通用汽車希望氫燃料電池汽車能在2003年達到上路水平,2005到2010年能實現(xiàn)批量生產(chǎn)。2020到2030 年能廣泛地被私人用戶接受。但是，氫燃料電池汽車走向市場的難度超乎人們的想象，至今還是在路上。

在優(yōu)化“氫動一號”的基礎上，通用開發(fā)出“氫動三號”，其外觀沒有大的變化，但在技術上有重大突破。該車采用整體式驅(qū)動系統(tǒng)，將燃料電池堆、驅(qū)動電機、空氣壓縮機等部件組合集成為重約300kg 的系統(tǒng)模塊，采用輕量化材料和新的工藝技術，整車自重減少約 100千克。通用汽車和上汽股份達成協(xié)議，“氫動三號”在中國全面示范運行，考查燃料電池車在中國路況下的運行狀況，以推動氫動力車產(chǎn)業(yè)化。

通用汽車2007年啟動全球最大規(guī)模的燃料電使用測試“車行道計劃”，提供100輛雪佛蘭Equinox/氫動四號交付給美國及歐洲市場的普通消費者進行日常測試，2008年推出的氫動四號是雪佛蘭Equinox燃料電池車的歐洲版本，采用了440塊燃料電池單體，輸出功率為93kW。

通用汽車在2008年12月在柏林街頭投放了10輛氫動四號。歐寶的一位工程師在“第24屆國際電動車輛年會”（EVS24）上說：“經(jīng)過6個月在柏林道路上的測試，通用汽車的第四代燃料電池車氫動四號已經(jīng)充分印證了它的可靠性，并且證明氫燃料電池車的未來是可以實現(xiàn)的。我們從駕駛者那里得到的關于氫動四號及其燃料補給情況的反饋令人振奮，目前為止這些車輛都非常穩(wěn)定，它們從原則上證明了氫燃料電池科技是具有前途的。”

氫動四號

氫動四號的燃料電池系統(tǒng)被安裝在傳統(tǒng)發(fā)動機的位置，收集再生制動產(chǎn)生能量的鎳氫電池組安置在車輛中部的地板下，三個碳纖維結(jié)構的儲氫罐被安置在車輛后座部位及后備箱，可存儲4.2公斤的氫燃料，這些儲氫罐經(jīng)過了特殊工藝處理，可以承受約700巴（1巴=0.987個標準大氣壓）的巨大壓力。氫動四號在一次性加滿氫燃料后的最大行駛里程約為320公里。

氫動四號還租賃給美國軍方（這也就是為什么通用在中國測試氫動三號，而在歐美測試氫動四號的原因之一，另一個原因是上汽正在研發(fā)鳳凰氫燃料電動汽車）。據(jù)報道，軍方有關部門每年花費大約 360 萬美元租賃了16輛通用燃料電池汽車，由美軍有關單位試用。英國維珍航空公司也通用購買了3 輛氫動四號，用于洛杉磯國際機場的貴賓接待。

通用公司與陸軍坦克和自動車輛及工程中心簽有燃料電池合作協(xié)議。2013年7月，雙方續(xù)簽了一個為期五年的協(xié)議，更進一步深化雙方在燃料電池領域的研發(fā)、應用合作。繼 “氫動四號” 之后，通用又研發(fā)出采用第五代燃料電池系統(tǒng)的 Volt 插電式燃料電池汽車，通過燃料電池產(chǎn)生的電力給鋰電池充電，驅(qū)動汽車行駛。車上安裝的儲氫罐所存儲的氫燃料，可保證汽車連續(xù)行駛 480km。Volt 車的燃料電池系統(tǒng)體積尺寸減少了一半，重量減輕約 100kg，燃料電池使用的鉑金屬材料僅為上一代燃料電池系統(tǒng)的三分之一，成本大幅度降低，Volt 車車身系統(tǒng)大量應用輕量化材料，重量減輕了30% 。

2015年12月，媒體報道：雙方合作進入實質(zhì)階段，美國陸軍地面車輛系統(tǒng)中心（位于密歇根州沃倫市，是美軍用于地面系統(tǒng)先進技術的研發(fā)機構）將用12個月測試搭載氫燃料電池的雪弗蘭Colorado皮卡車的運行情況和久性。

科羅拉多ZH2（ColoradoZH2）

2020年4月，媒體報道，通用汽車推出了一個燃料電池車型平臺—SURUS，該平臺最早是源于軍用需求，自主機動能力，能在不使用拖頭的情況下可自行機動，主要用于商用車、卡車的改裝和定制生產(chǎn)。該平臺可以提供645km的續(xù)航里程，并配有自動駕駛技術。

Surus平臺可實現(xiàn)無人駕駛，未來將廣泛用于軍事、救護、和物流行業(yè)，用戶包括諸如軍隊、警察、消防、醫(yī)院、救災等公共服務，也可以用于礦業(yè)、物流、運輸?shù)壬虡I(yè)領域，其使命是可以遠程機進入相對惡劣的環(huán)境進行機動。

由于燃料電池，電動機，儲氫罐和電池都可以安裝在貨物地板下面，因此SURUS平臺具有低重心的特性，自然相比普通卡車有著更高的靈活性。

2013年7月，通用與本田簽訂了一項長期協(xié)議，雙方將合作開發(fā)下一代燃料電池系統(tǒng)及氫儲存技術，以期在2020年前實現(xiàn)商業(yè)化應用。此外，通用與本田以及其他產(chǎn)業(yè)相關者正致力于進一步推進燃料加注設施的建設，這對于燃料電池汽車的長期可行性以及獲得消費者的認可至關重要。

2017年1月30日，本田和通用宣布兩家公司兩家公司分別出資4250萬美元（約合人民幣2.9億元）以50:50的比例出資在美國成立合資公司，合作生產(chǎn)新一代氫燃料電池，工廠設在通用汽車密歇根州的工廠內(nèi)，力爭2020年左右開始投入量產(chǎn)。

2020年9月8日，通用汽車宣布向尼古拉汽車公司投資200萬美元，獲得了生產(chǎn)尼古拉獾皮卡的機會。燃料電池卡車計劃于2023年在亞利桑那州柯立芝的尼古拉工廠制造，通用汽車將提供燃料電池組。自2017年起，尼古拉與德國的博世簽訂了合作開發(fā)協(xié)議，開發(fā)燃料電池、電機和電池組等關鍵部件。尼古拉的市值一度飆升超過了福特汽車。這次合作讓通用有機會進入長途卡車市場，這是底特律巨頭此前尚未涉足的領域?，旣悺げ├f：“這對我們而言是一個寬廣的增長機會?！?/p>

然而，兩天以后，一家通過賣空股票獲利的公司興登堡發(fā)布《尼古拉：如何利用彌天大謊與美國最大汽車制造商建立合作關系》的報告，聲稱尼古拉本身就是一個騙局，公司創(chuàng)始人特雷弗米爾頓這些年以來一直在撒謊。在欺詐指控導致公司董事長下臺后，這筆交易受到質(zhì)疑。

9月21日，特雷佛·米爾頓辭去公司執(zhí)行董事長職位?！巴ㄓ闷嚲蛯擂瘟恕?。通用汽車撤銷了合同。

今年1月，通用汽車宣布，將提供“Hydrotec”新時代燃料電池系統(tǒng)，搭載于納威斯達公司的量產(chǎn)燃料電池車“International RH”車系之上，每輛車搭載著二套Hydrotec氫燃料電池系統(tǒng)，每套系統(tǒng)包含300個氫燃料電池單體與熱管理、電力管理系統(tǒng)。

通用表示，這套氫燃料電池系統(tǒng)不僅可以使用在汽車上，海洋船舶、土木、采掘設備、機關車、發(fā)電機等等領域上都可以使用，范圍相當廣泛。

納威司達公司是北美最大的重型卡車及校巴生產(chǎn)商，旗下品牌包International商用車和軍用卡車、MaxxForce柴油發(fā)動機、IC校車及商用客車、Workhorse房車等，NC2公司則是一家由納威司達與卡特彼勒聯(lián)合出資成立的合資公司。納威斯達的歷史可追溯到1831年，前身為McCormick和International Harvester公司。

兩家公司表示，運輸服務公司J.B. Hunt將是本項合作計劃的第一個客戶，預計2022年底讓J.B. Hunt駕駛采用通用氫燃料系統(tǒng)的RH系列卡車。測試期間，納威斯達氫電卡車將在J.B. Hunt的路線載運商品，并在氫燃料供應商OneH2的服務站充氣。納威斯達總裁暨執(zhí)行長利斯博表示，納威斯達卡車的目標是每充氣一次能行駛逾500英里，并在15分鐘內(nèi)完成充氣。

媒體認為：通用與納威斯達宣布合作，正值美國拜登內(nèi)閣將降低美國溫室氣體排放，和推廣電動車視為優(yōu)先要務。美國燃料電池和氫能協(xié)會 主席Morry Markowitz指出：“拜登的能源計劃中提到氫和燃料電池，這一消息令人振奮，我們將努力確保這些計劃取得成果。燃料電池和氫能技術得到了美國眾議院和參議院兩黨的支持，我們將向國會和政府新成員介紹氫能市場將帶來的環(huán)境和經(jīng)濟利益。”

Markowitz表示：“在全球范圍內(nèi)，各國都認識到氫燃料的重要性，并在著手制定國家戰(zhàn)略，如今，美國有可能已經(jīng)落后于其他主要的經(jīng)濟體。由于拜登政府對氣候變化的關注，公眾對氫的看法將發(fā)生改變。對清潔能源技術的投資不僅可以減少我們國家的‘碳足跡’，而且可以改善經(jīng)濟并創(chuàng)造就業(yè)機會，氫能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)被證明有能力做到這一點。同時，全美和世界各地的立法者、環(huán)保倡導者和其他利益相關者也越來越認識到，氫能將在未來‘脫碳’的過程中發(fā)揮關鍵作用。從歐洲到日韓和中國，全球各主要經(jīng)濟體都在大力發(fā)展氫經(jīng)濟，我們相信，未來幾年氫能必將進入主流?！?/p>

Markowitz強調(diào)：“作為全球技術創(chuàng)新和制造業(yè)發(fā)展的領導者，美國通過發(fā)展氫和燃料電池技術來保持其領導地位至關重要。美國在燃料電池驅(qū)動的叉車和汽車，以及固定式燃料電池部署方面處于世界領先地位，擁有巨大的競爭優(yōu)勢?，F(xiàn)在正是拜登政府加強并保持領先地位的最佳時機，以確保國內(nèi)氫經(jīng)濟的增長，并將其作為氫能源在全球的出口機會?！?/p>

2019 年 11 月 7 日，美國燃料電池與氫能協(xié)會發(fā)布了美國《氫能經(jīng)濟路線圖》，全方位介紹了美國未來 30 年氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，呼吁政府及產(chǎn)業(yè)界協(xié)同共進構建氫能未來。路線圖格外強調(diào)了氫能可以實現(xiàn)規(guī)模存儲及運輸，而下游應用覆蓋交通運輸、固定式發(fā)電及工業(yè)應用等。氫能規(guī)?；瘧每梢詼p少 CO2 排放，提升地區(qū)能源供應可靠性，同時氫作為儲能介質(zhì)能夠進一步帶動風電、光伏、核能、水力發(fā)電等諸多可再生能源的部署。

據(jù)路線圖規(guī)劃，2025 年，美國燃料電池汽車運營數(shù)目將達到 20 萬輛，叉車達到 12.5 萬輛，建設加氫站 1180 座，氫氣需求達到 1300 萬噸。2030 年燃料電池汽車達到 530 萬輛，加氫站 7100 座，實現(xiàn)氫能大規(guī)模應用。

美國氫能經(jīng)濟發(fā)展路線分為以下四個階段：

(一)2020年至2022年：立即采取措施階段

這一階段在運輸業(yè)中重點發(fā)展燃料補給基礎設施，以支持推廣燃料電池電動汽車(FCEV)，推動市場需求的增長。

(二)2023年至2025年：規(guī)模化的早期階段

建設大規(guī)模制氫設施，與氫有關的設備(尤其是汽車燃料電池生產(chǎn)和燃料站設備)同步擴大規(guī)模，從而降低成本、提升性能。中型和重型燃料電池電動卡車以及新型輕型FCEV品牌和型號將投放市場。到2025年，全美各種應用的氫總需求量將達到1300萬噸，道路上行駛共計15萬輛輕、中、重型FCEV，同時還有12.5萬輛FCEV物料搬運工具。

(三)2026年至2030年：多元化

在運輸領域，隨著重型、高通量的加氫站基礎設施聯(lián)結(jié)成區(qū)域網(wǎng)絡進而覆蓋全美，中長途氫動力卡車的運輸規(guī)模將不斷擴大。到2030年底，全美各種應用的氫總需求量將突破1700萬噸，售出的FCEV將達到120萬輛，在物料搬運中有30萬輛FCEV搬運工具。同時，全美有4300個加氫站投入運營。

(四)2030年后：廣泛推廣

2030年之后，氫能將在美國各地區(qū)、各行業(yè)大規(guī)模部署。除了為本國市場制造和生產(chǎn)外，向歐洲和亞洲出口氫和技術，同樣也為美國經(jīng)濟增添了活力。到2050年，美國氫能行業(yè)的總收入每年可能達到7500億美元，包括了FCEV在內(nèi)的所有設備的銷售和6300萬噸的氫需求量。