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400kW,1 萬小時,東風(fēng)跑通新能源汽車的另一條路

2025 年,東風(fēng)汽車發(fā)布了一款震撼全球氫能產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品—— 400kW 氫燃料電池單堆。這不僅是中國首個、也是全球目前功率密度最高的氫能電堆,遠超豐田、博世等一眾玩家。

不過,比功率更令人矚目的是其背后的一項耐久性紀(jì)錄:在模擬真實嚴(yán)苛工況的 1 萬小時動態(tài)循環(huán)測試中,這款電堆的衰減率僅為 3.29%。按照這一趨勢推算,其全生命周期可穩(wěn)定運行 3 萬小時,足以支撐一輛商用重卡行駛超過 180 萬公里。這一數(shù)據(jù)不僅遠超行業(yè)預(yù)期,更一舉通過了由國家主導(dǎo)制定的燃料電池耐久性新國標(biāo)測試,由此,東風(fēng)也成為國內(nèi)首個、也是目前唯一通過該項萬小時耐久驗證的企業(yè)。

"1 萬小時 " 對于商用車而言,絕非實驗室里的冰冷數(shù)字。它意味著日均運行 10 小時、年出勤 300 天的車輛,可以可靠服役整整 10 年,徹底打破了市場對氫燃料電池 " 嬌貴 "" 短命 " 的固有認(rèn)知。東風(fēng)汽車研發(fā)總院氫能技術(shù)經(jīng)理唐雪君博士在分享中強調(diào),這不僅是技術(shù)的突破,更是商業(yè)邏輯的基石。

東風(fēng)汽車商用車事業(yè)部商品中心能源動力組總監(jiān)、T1 商用車新能源技術(shù)架構(gòu)平臺 PM 趙峰對此深有感觸:" 商用車用戶不會為了單純的‘綠色’而買單。他們的核心訴求是降本增效。萬小時耐久,正是實現(xiàn)這一目標(biāo)最關(guān)鍵的技術(shù)前提。

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為什么是氫燃料電池?

在全球汽車產(chǎn)業(yè)向新能源轉(zhuǎn)型的浪潮中,純電路線已占據(jù)主流。然而,東風(fēng)汽車卻選擇押注難度更高的氫燃料電池。這背后有著怎樣的考量?

一個常被忽視的事實是,中國商用車保有量僅占汽車總量的 12%,但其碳排放占比卻接近 60%。要實現(xiàn)交通領(lǐng)域的 " 雙碳 " 目標(biāo),商用車的清潔化轉(zhuǎn)型是無法繞開的攻堅戰(zhàn)。然而。純電動方案在長途重載、高頻運營的干線物流場景中,面臨充電時間長、電池自重過大、低溫衰減嚴(yán)重等瓶頸。唐雪君博士指出:" 燃料電池不是一個單純的儲能電池,它是一個可移動的發(fā)動機。只要儲氫夠,它就具備長續(xù)航、重載性強、低溫性能好的獨特優(yōu)勢,效率最高可達 60%-80%,遠高于傳統(tǒng)內(nèi)燃機 40% 的水平,是長途重載場景的最優(yōu)解。"

事實上,東風(fēng)在純電、混動、氫能、替代燃料等多條技術(shù)路線上均有深度研判。最終聚焦氫能,是基于其 " 真正的零排放 " 和超高能量效率的核心優(yōu)勢。趙峰在對比多種替代燃料時分析道:" 像醇類燃料,分子本身含碳,燃燒必然產(chǎn)生二氧化碳;氫內(nèi)燃機工作時,也會與空氣中的氮氣反應(yīng)產(chǎn)生氮氧化物。唯獨氫燃料電池,其化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物只有水,是真正的零污染。" 同時,氫能效率的提升空間巨大,當(dāng)前系統(tǒng)常規(guī)效率已達 58%,未來還有巨大潛力。

值得一提的是,氫能被全球超過 40 個國家和地區(qū)納入國家戰(zhàn)略。東風(fēng)汽車作為 " 國之大者 ",其氫能戰(zhàn)略從一開始就超越了企業(yè)商業(yè)利益的范疇。東風(fēng)汽車研發(fā)總院先行技術(shù)研究院(籌)運營副總監(jiān)肖翔鳴表示:" 東風(fēng)的氫能不是彎道超車,是我們直道深耕、厚積薄發(fā)的結(jié)果。" 從 2000 年推出國內(nèi)首臺燃料電池示范車 EQ6480,到 2026 年發(fā)布 " 天凈零碳 " 計劃,東風(fēng)在氫能領(lǐng)域已默默耕耘二十余年,完成了從核心材料到整車的全技術(shù)鏈條布局。

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全棧自研構(gòu)筑技術(shù)護城河

實現(xiàn) 400kW 功率與 1 萬小時耐久,絕非一蹴而就。這背后是東風(fēng)在面臨行業(yè)技術(shù)路線分歧時,做出的戰(zhàn)略性抉擇,以及在材料、工藝、系統(tǒng)集成等全鏈條核心技術(shù)上的艱難突破,最終構(gòu)筑起一道深厚的 " 技術(shù)護城河 "。

在研發(fā) 400kW 大功率商用電堆之初,團隊內(nèi)部曾面臨根本性的技術(shù)路線爭議。全球氫能電堆主要有兩大流派:以日本豐田為代表的金屬板電堆路線(主要用于乘用車),和以加拿大巴拉德為代表的石墨板電堆路線(已在商用車上實現(xiàn)萬小時級應(yīng)用,以耐腐蝕性強著稱)。行業(yè)普遍質(zhì)疑:為何在追求長壽命、高可靠性的商用車領(lǐng)域,東風(fēng)要選擇理論上更易腐蝕的金屬板路線,而非更穩(wěn)定的石墨板?

東風(fēng)研發(fā)總院氫能技術(shù)主任工程師覃博文博士揭曉了答案:這是基于 " 產(chǎn)業(yè)化與規(guī)?;当?" 的核心戰(zhàn)略考量。石墨板依賴精密機加工,成本高昂;而金屬板可通過沖壓工藝實現(xiàn)批量化、高速生產(chǎn),單零件成本可降至傳統(tǒng)方案的十分之一甚至更低。

覃博文博士指出:"0.075 毫米的金屬板基材成本極低,能夠完美適配未來大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)的需求。" 盡管金屬板路線存在腐蝕風(fēng)險、研發(fā)難度更高,但團隊認(rèn)定這是面向產(chǎn)業(yè)長遠發(fā)展的正確道路。最終,他們通過攻克自主納米涂層表面技術(shù),成功解決了金屬板的核心腐蝕痛點,驗證了該路線在商用車上實現(xiàn) " 大功率、長壽命、低成本 " 三位一體的可行性。

膜電極是燃料電池的 " 心臟 "。東風(fēng)從源頭入手,實現(xiàn)了從催化劑、質(zhì)子交換膜等關(guān)鍵材料配方,到涂布工藝、批量制造的完全自主可控。這確保了在最核心的環(huán)節(jié)不被 " 卡脖子 "。

400kW 超大功率單堆的技術(shù)難點在于其由數(shù)百片膜電極串聯(lián)而成。任何一片的性能波動,都會影響整堆的效率和壽命。東風(fēng)通過國際一流的實驗室和全自動化裝配線,實現(xiàn)了 " 智能化裝配、批量化工藝、高一致性品質(zhì) "。

肖翔鳴表示,東風(fēng)自研的 400kW 電堆是目前全球唯一、功率密度最高的氫能電堆產(chǎn)品。" 豐田的 300kW 電堆,是采用兩臺 150kW 電堆拼接而成,并非一體化大堆方案。" 相較于拼接方案,東風(fēng)的一體化 400kW 單堆能大幅縮小體積、提升體積功率密度,是下一代電堆的技術(shù)標(biāo)桿。肖翔鳴透露,在東風(fēng)發(fā)布該產(chǎn)品后,博世、豐田才陸續(xù)立項 300kW 以上大功率電堆項目進行跟進。

值得一提的是,東風(fēng)聯(lián)合中汽研主導(dǎo)制定了燃料電池耐久性新國標(biāo)。這套標(biāo)準(zhǔn)采用等效模擬真實嚴(yán)苛工況的測試方法,為行業(yè)樹立了 " 真實工況、長周期驗證 " 的硬性標(biāo)桿。東風(fēng)成為國內(nèi)首個通過該標(biāo)準(zhǔn) 1 萬小時耐久測試的企業(yè)。

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運營規(guī)模位列全國第一

技術(shù)突破的最終價值,在于大規(guī)模應(yīng)用。截至目前,東風(fēng)汽車氫能示范運營整車規(guī)模已達 9200 臺,國內(nèi)市場占比 30%,位列全國第一。累計運營里程突破 1 億公里,歷經(jīng)高寒、高原、高溫、山區(qū)等復(fù)雜環(huán)境的嚴(yán)苛考驗。

東風(fēng)已打造出覆蓋全場景的產(chǎn)品體系。趙峰透露,商用車方面,完成了從 4.5 噸冷鏈車到 49 噸干線重卡等 20 余款車型的公告,實現(xiàn)了 " 全噸位覆蓋 "。其中,49 噸氫能重卡搭載氫元 300kW 系統(tǒng),配備 60 公斤儲氫,已批量投入 " 武漢 - 宜昌 - 重慶 - 成都 " 氫能高速走廊進行示范運營,單車無故障運營里程超過 6 萬公里。乘用車方面,啟辰大 V FCV 搭載 60kW 自主燃料電池系統(tǒng),在廣州大灣區(qū)開展商業(yè)化示范,累計完成超過 1.5 萬次接單,運營里程超過 51 萬公里。

9200 余臺在運氫能車輛中,49 噸氫能重卡是核心主力車型。相比于電動重卡,氫能重卡的場景適配性優(yōu)勢突出。早期電動重卡僅適配 150 公里以內(nèi)短途、固定高頻場景,基本無法跨城運營。而東風(fēng) 49 噸氫能重卡可適配 300 至 500 公里中長距離運輸場景,徹底解決了電動重卡續(xù)航半徑不足、補能耗時久的痛點,擺脫了 1.5 小時長時間充電的限制。

而在成本結(jié)構(gòu)上,氫能車輛購車價格雖高于燃油車,但單公里運營成本具備顯著優(yōu)勢。趙峰稱,目前燃油重卡單公里運營成本約 2.5 元,電車約 1.5 元,東風(fēng)汽車目標(biāo)將氫能重卡單公里運營成本控制在 1.5 元以內(nèi),接近燃油車的一半。車輛購置溢價在長期全周期運營成本中占比較低,整體收益優(yōu)勢突出。

同時,隨著燃料電池耐久性的大幅提升,氫能商用車全生命周期成本得以進一步下探。

肖翔鳴透露,首先是大幅降低了維保與停機成本。高耐久電堆按照整車全生命周期標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,可實現(xiàn)長期無大修、無核心部件更換,大幅減少維修費用。同時避免車輛故障停機,最大化保障車輛運營時長。其次,有效降低了氫耗。行業(yè) " 十三五 " 階段氫能商用車平均百公里氫耗約 10 公斤,東風(fēng)汽車現(xiàn)已降至 8 公斤及以下,能耗效率提升約 20%。按車輛全生命周期 160 萬公里里程測算,單臺車燃料成本可減少數(shù)十萬元。最后,提升車輛出勤效率。高耐久技術(shù)可將車輛出勤率穩(wěn)定維持在 95% 以上,實現(xiàn)高頻次持續(xù)運營。

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后記:另一條路將成大路

世上本沒有路,走的人多了,也便成了路。

從 2000 年的第一臺示范車,到 2025 年的 400kW 全球領(lǐng)先電堆,再到超過 9200 輛車的商業(yè)化運營,東風(fēng)用二十余年的堅持,跑通了一條以氫燃料電池為代表的新能源汽車 " 另一條路 "。

這條路,不僅關(guān)乎一家企業(yè)的戰(zhàn)略選擇,更關(guān)乎中國汽車產(chǎn)業(yè)在零碳時代能否掌握全技術(shù)路線的主動權(quán)。

可喜的是,在東風(fēng)人二十年如一日的堅持下,屬于氫燃料電池的 " 東風(fēng) " 正在到來。

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