日本發展氫燃料電池汽車對我國的啟示

尚勇 趙世佳

氫燃料電池汽車作為汽車電動化、低碳化的重要發展方向，對于改善未來能源結構，發展低碳交通具有深遠意義。近年來，日本政府高度重視氫燃料電池汽車的研發和產業化，豐田、本田等日本汽車巨頭企業都在加速氫燃料電池汽車領域的布局。

氫燃料汽車成終極環保方案

氫燃料電池汽車具有動力性能好、排放無污染、續駛里程長、加注燃料時間短等特點，日本汽車巨頭豐田和本田是全球氫燃料電池汽車重要推動者。截止2017年底，全球累計銷售6475輛氫燃料電池乘用車，豐田和本田市場占有率達到88%，其中豐田占比高達75%，本田占比13%。

豐田引領全球氫燃料電池汽車發展，在氫燃料電池汽車領域投資巨大，長期致力于技術的提升和成本改善。目前，豐田已經推出氫燃料電池汽車系列產品，包括乘用車Mirai、巴士Sora以及卡車、叉車等。2014年12月，豐田研制的全球首款量產氫燃料電池轎車Mirai正式在日本發售，續駛里程650km，并于2015年秋季銷售至美國和歐洲。豐田提出到2020年實現全球年銷量超過3萬輛。

由于研發成本巨大，豐田希望通過加強國際合作形成疊加效應，吸引更多參與者推動整個產業鏈的發展。2015年初，豐田公布了5680項核心專利，包括燃料電池電推、高壓儲氫罐、軟件控制等專利，全球汽車企業可以無償使用至2020年底。

本田深耕氫燃料電池汽車領域，認為氫燃料電池汽車是終極環保方案，長期堅持氫燃料電池汽車的研發和產業化。2016年3月，本田Clarity正式在日本發售，在日本JC08工況下的續駛里程可達750km。為充分發揮模塊化、平臺化生產模式優勢，Clarity通過小型化和集成化工藝，全球首次實現將燃料電池電堆布置在前艙，這也使本田的氫燃料電池車型與純電動車型、插電式混合動力車型可以共用同一個新能源汽車平臺。

為降低研發成本，在氫燃料電池汽車競爭中保持優勢，本田與通用以2020年實現實用化為目標，雙方各提供一半開發費用與人員，聯合開發新一代氫燃料電池系統和儲氣系統，共同致力于基礎設施建設及標準化。

日本政府是如何布局的？

從能源角度看，日本建設“氫能社會”具有客觀現實意義。

首先，日本迫切需要布局能源多樣化供給體系，以保障國家能源安全。在發電領域，日本50%以上發電設施采用化石能源，但日本化石能源自給率僅為6%，水力、太陽能、風力等非可再生能源發電占比僅為15%。在汽車領域，98%汽車燃料采用石油，進口依賴度高達87%。

其次，日本長期以來重視環境保護，發展清潔能源的積極性極高。一方面，日本政府承諾2030年CO2排放在2013年的基礎上削減26%，2050年再削減80%，若延用現有的能源供給結構，兌現減排目標的壓力巨大。另一方面，傳統燃油汽車的排放指標已逐漸趨于極限，電動汽車在動力電池的回收處理環節上存在較大的環境污染風險。

基于此，日本政府于2014年發布“第四次能源基本計劃”，明確提出加速建設“氫能社會”的戰略方向。2017年發布的“氫能源基本戰略”確定了2050年氫能社會的建設目標以及到2030年的具體行動計劃。

從汽車產品角度看，氫燃料電池汽車代表未來的發展方向，具有能效高、無污染、噪音低、壽命長、啟動迅速、比功率大等優點。未來在突破成本、耐久性、基礎設施建設等限制條件后，氫燃料電池有望在汽車動力形式中占據重要地位，引領汽車產業結構發生重大變革。

在成本方面，通過貴金屬鉑使用量的減少、生產規模的擴大以及政府購置補貼等多重措施，有望使氫燃料電池汽車售價與傳統燃油車相當甚至更低。在耐久性方面，通過技術提升，氫燃料電池壽命將從現在的5000小時提升至10000小時。在續航里程方面，日本提出到2040年，通過電池單位輸出功率提升、車身減重等手段，實現氫燃料電池汽車續航里程延長至目前水平的1.5倍，達到1000公里。在車輛保有量方面，燃料電池乘用車由目前的2000臺增加到2020年的4萬臺，到2025年和2030年分別達20萬臺和80萬臺。日本新能源和產業技術綜合開發機構制定了日本未來汽車發展的計劃和目標，提出2040年日本將普及氫燃料電池車。

從汽車產業鏈角度看，發展配套產業是氫燃料電池汽車的長效保障。根據規劃，日本傾向于在海外布局氫能產業供給鏈。

我國如何構建“氫能社會”？

首先，積極制定適合我國氫燃料電池汽車產業發展的路線圖，推動我國制定明確的產業導向。在資源稟賦上，我國具有國土面積大、能源分布不均衡等特點，電力生產及超、特高壓輸電技術領先，電力成為我國主要的二次能源。但從能源安全、能源多樣性的角度考慮，氫燃料電池汽車也是我國發展新能源汽車、由汽車大國向汽車強國發展的重要補充。

其次，重點突破氫燃料電池汽車核心技術及產業化瓶頸。一是加快質子交換膜、貴金屬催化劑等基礎材料研發，提高放電速度和安全性，加強新一代膜材料、非貴金屬催化劑材料的研發力度，降低使用成本。二是提升氫燃料電池的技術指標，提高氫燃料電池汽車的使用耐久性和電池功率，形成良性可持續發展模式。三是利用我國發展氫燃料電池專用車和客車的先發優勢，加快技術成果轉移，擴大其在不同應用場景下的示范推廣。

最后，努力構建氫燃料電池汽車全產業鏈集聚發展模式。我國在工業副產氫以及通過風力、水力、光伏發電等剩余電力電解水制氫領域已取得突破，可實現廉價氫供應。但我國在氫氣的儲存和運輸方面仍存在短板，應將高壓儲氫和固體儲氫作為重點攻關方向，注重高壓氫氣瓶壓力標準提升、四型儲氣瓶應用，加快有機氫化物、吸氫合金等儲氫材料的研發，提高氫氣儲運安全性和效率，為氫燃料電池汽車發展提供有力保障。