打探国家级研发平台 | 替代燃料汽车国家工程实验室：助力重庆打造“氢能生态圈”

成功加工1个零部件需要7-8小时，甚至10余小时；加工20个样件，只有1个合格，其余19个全部报废……这一幕就发生在位于重庆两江新区的替代燃料汽车国家工程实验室。研发人员所做的事，正与汽车产业的下一个风口——氢能源汽车息息相关。

作为重庆市氢燃料电池汽车产业试点示范区，两江新区正在加快布局氢能源领域，而作为重要的汽车产业科研平台，替代燃料汽车国家工程实验室（重庆）正在积极向氢能源方向转型，助力重庆甚至全国打造“氢能生态圈”。

平台名片

替代燃料汽车国家工程实验室（重庆）

替代燃料汽车国家工程实验室（重庆）依托于中国汽车工程研究院股份有限公司组建，系国地联建工程实验室。实验室于2011年申请，2013年通过验收，其产业化实体为重庆凯瑞动力科技有限公司。

实验室主要有发动机测试评价技术、替代燃料汽车关键技术及产业化应用、替代燃料发动机关键零部件核心技术及产业化应用三个研究方向。

目前，实验室已成为一个综合实力国内一流的替代燃料汽车测试、研发中心，为替代燃料汽车的开发、试验研究、产品规模化生产服务。

从天然气到氢能源的转型

“目前，全国氢能源汽车的保有量不足1万台。”替代燃料汽车国家工程实验室（重庆）技术中心主任葛晓成说，与新能源电动车或燃油车相比，氢燃料汽车目前的市场占有率显得凤毛麟角，但却是汽车产业未来发展的重大趋势之一。这在国家出台的种种政策文件中可见一斑。

2019年《政府工作报告》提出——“推进充电、加氢等设施建设”，这是氢能首次被写入《政府工作报告》；2019年6月，《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》正式发布，其中指出，氢能定将成为中国能源体系的重要组成部分，预计到2050年，氢能在中国的能源体系中占比将达10%左右，其中氢气需求量接近6000万吨，年经济产值超过10万亿元；2019年1月，重庆出台了《关于加快汽车产业转型升级的指导意见》等政策措施，明确提出要大力发展燃料电池汽车，以及燃料电池；2020年3月，重庆发布《重庆市氢燃料电池汽车产业发展指导意见》，其中提到，到2025年产业集群进一步壮大，重庆要基本形成氢燃料电池汽车全产业链竞争优势，成为具有全国影响力的氢燃料电池汽车产业基地。

当“碳减排”成为全球课题，氢能源被纳入了国家战略性新兴产业。2019年，替代燃料汽车国家工程实验室（重庆）[ 以下简称“实验室”]承接了重庆市课题“燃料电池氢系统关键零部件开发及应用”。这标志着实验室的重要研究方向从天然气开始向氢能源转型。

氢能源的优势和难题

氢能源到底有何优势，成为业界公认的“终极能源”？“它（氢能源汽车）比燃油车环保，特别在重型商用车领域，比纯电动车加氢时间短、续驶里程长等优势。”葛晓成说，氢能源汽车很好地补齐了这一车用领域的短板。

据葛晓成介绍，氢能源的优势主要体现在三个方面：一是氢气的能量密度可以比电池更大，采用高压或液氢的储氢系统，可以达到很高的续航；二是加氢快，加注一罐氢只需要三到五分钟，比充电更快；第三是氢气是最洁净的能源，氢燃料电池的反应产物只有水，实现了真正意义上的无污染、零排放。

“举个例子，如果重型卡车使用氢能源作为燃料，充一次氢就可以保证七八百公里的续航，而且不用装非常大的锂电池，可以减轻整车质量，同时也减小了车辆的能耗。”葛晓成说，“加氢十分钟，畅行数百里”正在成为现实。

然而，在向氢能源转型的过程中，实验室也遇到了不少难题。

“大量研发费用和研发人员的投入，是笔不小的‘开销’。”葛晓成说，在项目还未实现产业化之前，实验室只能靠政府《研发投入准备金补助》的支持，重庆市科委课题市级专项经费的拨付，以及公司其他平台的收益进行“反哺”来解决实验室在资金上的困难。

而在技术层面，氢能源汽车的关键零部件技术研发也存在一些瓶颈。氢气压力高，分子小，容易发生泄漏；密封困难；对零部件的材质要求高，不能与氢气发生化学反应，不能产生氢脆现象；对零部件的加工精度和零部件之间的配合间隙要求非常高；由于部分零部件高速运转，采用机油润滑和降温，很容易出现漏油问题。“目前，氢能源汽车的关键技术大多被国外垄断，实现关键零部件的国产化还有很长一段路要走，需要沉下去做基础研究。”葛晓成说。

0.3毫米的考验

事实上，实验室也正在沉下去做基础研究。在关键零部件的研发过程中，团队成员不断突破各种难题。

氢气循环泵是氢燃料电池发动机的关键零部件，发挥着循环多余氢气、确保氢气再安全利用等重要作用。对于氢气循环泵而言，要做到密封设计好、耐水性强、流量大、压力输出稳定等目标，技术难度相较于传统增压泵要高很多。

“0.3毫米。”当谈到氢循环泵的研发难度，葛晓成说，氢循环泵的爪和泵体间隙只有0.3毫米，这个对子零件的同轴度、垂直度和平面度要求非常高。特别是在样件设计开发阶段，产品没有定型，这0.3毫米的间隙也是在很多次试装过程中、高低温性能试验过程中摸索出来的数据。这就出现了文章开头的那一幕——加工一个氢循环泵需要7-8小时，甚至10余小时；20个样件可能只有1件合格。

“累积的经验都是‘血的教训’。”葛晓成说，由于氢循环泵的爪非常锋利，几乎所有参与研发人员的手都被划伤过。0.3毫米的考验中，每个研发人员都像“匠人”一样，保持着对科研工作的初心和坚持。

心声

建“氢能联盟”形成全产业链

在葛晓成看来，氢能源不仅能应用于汽车领域，在发电、储能等领域都大有可为，而实验室正在做的事情，正是一场伟大的“能源革命”。

今年，实验室的工作计划是完成氢能源汽车关键零部件（氢减压器、循环泵）的开发并实现产业化应用，平台实现从天然气汽车市场成功转型至氢能源汽车市场。

“我们也需要与加氢站、电堆厂家等实现更多地沟通交流。”葛晓成说，只有在政府引领下，市场积极参与，各相关产业建立起“氢能联盟”，才能更客观地了解行业布局、动态，更好地实现氢能源汽车国产化，形成氢能源全产业链，助推重庆以及全国打造可持续发展的“氢能生态圈”。

链接

两江新区氢能产业发展步入快车道

瞄准新能源汽车发展和“碳中和”发展的风口，在氢能源产业上，两江新区在下一盘大棋。

2019年，总投资10亿建氢燃料电池系统与核心部件生产基地签约落户两江新区，这是两江新区为发展氢能源产业招商引入的龙头企业。

2020年，两江新区以“云签约”的方式引入明天氢能氢燃料电池项目，该项目在两江新区建设其西南工程中心及氢能燃料电池系统及核心部件研发和生产基地，此外，新区还引进布局了海德利森、江苏清能氢能等重点氢能产业链企业，力争打通产业链上下游，尽快形成规模优势。

2020年11月，上汽红岩首款氢能市政环卫车在两江新区正式发布。

2021年3月，国内首个国家氢能动力质量监督检验中心在两江新区动工建设，将有效填补我国国家级氢能检测机构的空白，助力我国汽车产业的提档升级。

1年4月8日，我市首批加氢站集中开工建设。此次开工建设的加氢站有3座，其中2座落地在两江新区，分别为中国石油重庆销售公司两江新区双溪综合能源站、鱼嘴综合能源站。

下一步，两江新区还将深度探索技术、机制、商业模式创新，发挥两江汽车产业优势，抓好全球氢能产业发展契机，加快形成制氢、储氢、运氢以及氢燃料电池系统、关键核心零部件、氢燃料电池整车生产的产业集群，打造中国氢能源产业发展高地。