捷氢科技主任工程师杨曦：氢能两轮车发展与探索
文章来源：全球氢能，该内容为全球氢能现场速记，未与嘉宾本人进行确认，仅供参考
氢能具有广泛的应用场景，在交通领域的应用具有一定的技术难度和较长的商业闭环周期，当前氢燃料电池汽车在推广的过程中遇到许多困难，很多技术瓶颈亟待解决，此外氢车运营模式需要补贴、示范政策的支持。于是乎许多尝试将氢能应用于现在最近比较火的储能、固定发电等场景，这些应用场景的技术难度相对是偏中等的，其商业闭环周期相对快一些。以此逻辑为基础，氢能在以无人机、两轮车为代表的小型化载具以及民用领域应用端技术难度相对较低，并且可以快速达到商业闭环的一些应用场景。
“当前，氢能的推广存在不太顺利的地方，从技术难度和商业闭环周期两个角度考虑，氢能迎来爆发式的增长也许真的就会发生在小型化、轻量化需求这些应用场景，比如两轮车领域。”捷氢科技前期技术开发部主任工程师杨曦表示。
捷氢科技主任工程师杨曦分享《氢能两轮车发展探索》
12月14日，由北京国化新材料技术研究院主办，国元新能源科技发展(武汉)有限公司、ACMI化工新材料研究所（氢能研究所）、全球氢能团队承办的“2023储氢与氢两轮车耦合发展沙龙”在浙江杭州隆重召开。
会上，上海捷氢科技股份有限公司（简称“捷氢科技”）前期技术开发部主任工程师杨曦发表了《氢能两轮车发展与探索》的主题演讲，展现了捷氢科技将氢燃料电池应用于两轮车领域的一些探索和思考。[相关阅读：沙龙速递 | 捷氢科技主任工程师杨曦分享《氢能两轮车发展探索》]
氢两轮车产品：“麻雀虽小五脏俱全”
高质量完全满足车规级使用要求
根据此前报道，2023年3月30日，台铃集团、阳氢集团、捷氢科技三方联合发布“业界首创水冷氢能两轮车”。全新产品采用燃料电池阴极闭合式设计，大幅提高运行寿命对两轮车应用市场更具吸引力。同时三方举行战略合作签约仪式，拟联合实现10000辆氢能两轮车市场化运营。[相关阅读：氢气利用率达到97%以上！业界首创水冷氢能两轮车发布]
业界首创水冷式氢能两轮车，图源捷氢科技
此次沙龙，杨工对捷氢的两轮车产品作了详细的介绍。
2023年年初，捷氢科技正式推出了1.5kW级适用于两轮车系统平台的小功率产品PXS15，额定功率1.5kW，常温启动时长低于10秒，系统重量24公斤，“麻雀虽小五脏俱全”——整套系统包含了电堆、DC/DC、控制单元、空滤、去离子器。
图源捷氢科技官网
值得一提的是，整个系统采用水冷散热的方式，基于捷氢科技在燃料电池系统多年的研发经验，团队认为整个电堆和膜电极要在一个非常良好的水热条件之下才能保证性能输出和耐久性。产品虽看起来复杂，其实集合了团队多年来在整个电堆设计系统设计上积攒的全部知识经验。据杨工介绍，整个系统从电力生产设计、系统架构的设计、系统保护策略的优化、启停机的策略优化都做了非常详细的论证，并且经过了大量实验的验证，保证使用寿命可以达到8000甚至1万小时，已经完全满足了车规级的使用要求，保证了产品的高质量。
那么，为什么定位在1.5kW？杨工表示，团队认为大一点的功率可以覆盖更广的使用场景。比如说300、 600W可能更多的是用于共享单车等应用场景。实现功率等级覆盖更广，团队亦希望实现更广的应用面。
据介绍，整车产品由捷氢科技、阳氢集团和台铃集团共同开发完成，具有专有的氢燃料电池两轮车的平台。具体地，团队将燃料电池系统放在整个车的中置箱里，然后采用了固态储氢的方案，便于骑手快速插拔，将氢瓶放在车把后。车速上，团队考虑了多方面的适配性，包括车速20km/h解锁到55km/h，续航里程可达100公里，在目前的设计之下，纯氢的巡航里程大概45-55公里左右，后续还有很大的优化空间。
捷氢科技主任工程师杨曦分享《氢能两轮车发展探索》
此外，正因为是一全新的设计平台，整个仪表显示可包含氢气剩余量、氢燃料系统的运行状态之类的提示。车上有一个5G的智能中控，可以实时的去监控整个燃料电池系统运行状态，以便后续后期故障分析和整个系统策略的优化。
在运营方面，初期合作运营方设置租赁运营套餐，交付氢车及氢罐，使用方比如骑手在支付车辆、氢罐租赁费用后开展业务，氢气的补充是通过换罐点的设立实现的，类似锂电换电，捷氢团队与合作运营方会设立密集的换罐点，氢气消耗后交还空罐，在换罐点换上充满氢气的氢罐后保证下一次业务的进行，同时，捷氢团队与合作运营方也有专门的储氢平台填充点，空罐被运输至填充点加满氢气后再被运回，保证了下一次换罐。据透露，罐装氢气的来源具有多种选择，当前来源于阳氢集团主推的甲醇重整制氢，有利于成本的降低。
至于整个行业都关注的成本问题，杨工表示，随着市场体量的上升，当出货量达到万台级甚至百万台级的时候，系统成本、整车成本很快迎来一个下降，达到三四千元左右的水平。当氢两轮车场景实现爆发式增长的时候，整车的购置成本亦与纯电没有特别大的差异性。从每千瓦成本角度分析，现在燃料电池目标成本每千瓦1000元左右，从逻辑上分析，小功率系统每千瓦的成本高于大功率系统，但是小功率系统在技术要求层面与市场量级层面具有一定的优势，所以在达到百万台甚至千万台的量级时，每千瓦目标成本也会与大功率燃料电池类似，即每千瓦1000元左右。
氢两轮车的探索与突破：办法总比困难多
在沙龙会上，杨工表示，任何一项新技术应用一定会遇到它的瓶颈和困难点，捷氢科技在推广氢两轮车过程之中，不管是从产品设计、技术研发还是整个项目推广过程中也是经历了很多困难和挑战，在此次沙龙上，杨工亦分享了捷氢团队在此中探索的经验。
首先就是供氢/加氢的问题，事实上，供氢/加氢并非氢能两轮车本身的问题，而是整个氢能行业都面临的问题，提及氢能推广，大家第一个反应就是如何去加氢，如何去供氢。杨工表示这个问题在两轮车领域可能更加特殊，氢两轮车对换、加氢的便利性提出了更高的要求。以外卖应用为例，实际送外卖的过程中，骑手的骑行的路线非常随机，他们一定需要这种更快速的换氢，基于此，杨工表示产品设计、项目运营的初期均需要去考虑如何实现快速运氢、便捷加氢，不管是固态储氢的模式，还是高压充氢的模式，都会影响到产品设计，也会影响整个系统性能的表现。
第二点就是用户体验。事实上，国家现在纯电两轮车发展非常成熟，2022年电动两轮车总销量达到6007万，可以说两轮车确实是一个庞大的市场。氢能两轮车如何才能从这样的一个市场上去撕开一个突破口？杨工表示：“更多的还是要靠给用户一个良好的用户体验”，主要从以下三个方面实现：
续航。这是氢能得天独厚的优势，续航一定要充分发挥优势，氢能的续航一定是会比纯电的续航要长，这会给使用者带来一个很好的体验感。
产品寿命。现在市面上更多的，不管是铅酸电池还是锂电池，其充电寿命、充电次数可能是几百次，真正的使用寿命可能达不到1000小时。如果氢燃料电池通过良好的产品设计可以达到几千小时的寿命，那么作为一个产品，它在使用端可以提供一个非常优越的用户体验。
多环境的适应性。纯电在很低的温度之下续航是大打折扣的，氢能本身的天然的优势就有不太受天气的影响，它续航不会有特别多的变化。即，在北方或者天气特别冷的时候，氢能的续航优势就会大大体现出来。之前也有讨论说天气那么冷，零下二三十度到底有多少人会骑着两轮车在外面？但在现实生活中，这个需求是确确实实存在的，不管天多冷，零下20度还是30度，外卖还是要送上，快递还是要送的，还是有很多人要骑着车子上下班代步的，所以这个场景就是真实存在的。所以应该矫正的是，不要觉得两轮车在零下没有什么用，其实它是非常有必要的。
综上，氢能两轮车可能在很多方面上优于纯电两轮车。
第三，在设计理念上，杨工表示：“正因为想要把用户体验提升到最优，其实也想跟各位分享一个观点，目前其实很多氢能两轮车的设计更多的是基于现有纯电平台去做改造，其实这种改造并不适用于氢燃料电池发挥它最大的技术优势，不管是空间布局，还是散热等角度，比如锂电的一个方方正正的空间，很多时候很难把氢燃料电池布局纳入，在这里我们也很期望能有机会去真正推出专门为氢能打造的两轮车的专有平台。”两轮车的平台和整车平台不一样，初期的投入不大是很小的一个平台的投入，那么如果一个全新的平台的投入，初期很小的投入，可以带来大幅度的回报，这个投入是非常值得的。
第四，在产品定义上，捷氢团队在做这个项目过程之中亦遇到很多问题。杨工表示，当下氢燃料电池在两轮车上的应用对于整个系统的系统需求很多时候定义的边界比较模糊，比如整个道路工况、甚至整个功率响应的需求，这种情况对动力系统的设计者造成困扰，没有很多明确的抓手，很多时候为了满足可能带来的整车性能需求不得不去采用过设计的方法，来保证系统优异的表现，如此会带很高的成本代价。这也是捷氢团队在设计中考虑到的，在之后设计燃料电池两轮车的过程之中，更加明确的系统边界、系统参数有利于优化产品设计、有利于优化成本。那么如何才能实现这一点呢？杨工表示：“需要整个动力系统的供应商能和我们的各大主机厂能形成一个非常良好的合作关系。”从这一点出发，捷氢科技和阳氢集团、台铃集团签订了战略合作，从而得到更多的更明确的功能、性能参数的要求，或者主机厂提供全新的整车平台，有利于动力系统的供应商优化整个燃料电池系统。另一方面，杨工表示，整个动力系统的供应商也要和零部件的供应商保持最紧密的合作关系。杨工提到，捷氢推出的这套两轮车的小功率的系统，每个零部件都是专门针对两轮车平台定制化开发。如若没有紧密合作的关系，很难保证设计的零部件能够迅速高效高质量的满足所有的要求。
第五，就是法律法规的问题。氢能两轮车领域的法律法规现在是非常欠缺的。举个简单的例子，就是氢能两轮车它到底是属于电动自行车吗？还是属于电动摩托车？还是机动车？还是不需要驾照随便骑的？其实这是一个很简单的问题，但是都没有办法回答。还有诸如车速限制是多少？车重限制是多少？它的安全法规应该去遵守哪一条？冲击等实验应该遵守哪条？其实很多标准规范都是缺乏的。杨工表示希望整个氢能两轮车法律法规尽快的建立起来，让氢能两轮车的从业者有一些边界可循。
第六，政策引导方面，虽然氢能两轮车很快地能达到商业闭环，政策引导和补贴的支持当然可以毫无疑问加快发展，氢能两轮车的发展依然需要更多的政策引导。
第七，成本方面，以当下的观点来看，氢燃料电池在两轮车上应用的也是一个非常初期的阶段。在一个新技术应用的初期阶段更多的是想办法满足客户的体验要求，让产品达到高性能高效率，随之而来的是整个出货量的上升、普及度上升，两轮车领域的氢能氢燃料电池产品成本一定会迎来一个这种断崖式的下降。
在国家的大力推动和支持下，氢燃料电池汽车已经成为了氢能的重要应用场景。随着技术进步，氢能的两轮车作为一个全新的应用场景正在逐步兴起，在分享经验的过程中，杨工表示“办法总比困难多”，不仅仅是氢两轮车，捷氢科技产品适配的场景也在向多样化领域发展，从专有的道路车辆到非道路车辆，到分布式发电场景，再到小型两轮车场景应用，也体现整个氢能技术发展趋势——多功率等级、多样化场景。相信未来，从核心技术研发的深度、量产产品迭代的规划、供应链国产化推进布局、氢能生态链布局等多角度入手，捷氢科技也将进一步优化产品成本，实现产品质量和稳定性，不断提升燃料电池核心技术和产品的研发能力，为我国氢能战略的实施和推进奠定坚实基础。
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