氫燃料電池車在“新時代”中國的發展趨勢

王衛楠，楊振中

摘 要：如今發展清潔能源的趨勢已經勢不可擋，氫燃料電池車作為現階段理論上最高效、節能、環保的車用發動方式，被業界廣泛關注和研究。在純電動汽車被廣泛使用的當下，氫燃料電池車仍然被認為是解決純電動汽車技術難點的終端替代方式。文章根據當下熱門的氫燃料電池技術，綜述了氫燃料電池車在現今中國的發展趨勢及問題所在，再從市場出發，提出了新時代下雖然核心技術落后，但仍可以發展氫燃料汽車的優勢點。

關鍵詞：氫燃料電池;新時代;發展趨勢

中圖分類號：U469.72 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2019）23-17-03

The Development Trend of Hydrogen fuel cell Vehicles in the "new era" China

Wang Weinan， Yang Zhenzhong

（ North China University of Water Resources and Electric Power， Henan Zhengzhou 450045 ）

Abstract： Nowadays， the trend of developing clean energy is unstoppa-ble. As the most efficient， energy-saving and environmentally-friendly vehicle launching method in theory， hydrogen fuel cell vehicles have been widely concerned and studied by the industry. At the moment when pure electric vehicles are widely used， hydrogen fuel cell vehicles are still considered as a terminal alternative to solve the difficulties of pure electric vehicle technology. Based on the current popular hydrogen fuel cell technology， this paper reviews the development trend and problems of hydrogen fuel cell vehicles in China today， and then from the market， puts forward the advantages of hydrogen fuel vehicles in the new era， although the core technology is backward point.

Keywords： Hydrogen fuel cell; New era; Development trend

CLC NO.： U469.72 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）23-17-03

引言

氫燃料電池的基本原理是把氫罐中的氫氣和空氣中的氧氣分別供給陽極和陰極，氫氣在陽極上放出電子，電子經外電路傳導到陰極并與氧化氣結合生成離子，離子通過電解質到陽極，與氫氣反應，構成回路，把氫氣化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應。氫燃料電池車一般由以下部件構成。

根據原理可以看出氫燃料電池車的優點有點是純凈、高效等，還被許多研究者譽為人類終極能源;但它并不是完美無瑕，氫燃料電池車的成本、氫能的存儲、運輸及安全等很多問題還尚未有一套完善的解決方案，讓氫燃料電池車一直處于被探索的階段，未來也變得可望而不可即。2019年前我國就開始醞釀相關政策，2019年就直接或間接地出臺了傾向氫燃料電池汽車的很多政策，自此很多車企開始參與布局氫燃料電池車市場，中國氫燃料電池車領域或將迎來轉折點。

1 國內外氫燃料電池車發展情況

1.1 國內外氫燃料電池汽車技術現狀對比

從整車角度來看，氫燃料電池汽車技術核心國內外差別在于電堆功率和儲氫罐壓力。目前，國內電堆只能采用Plug- in構型，不能采用功率更高的全功率構型，同時儲氫罐技術落后，國內還無法量產70 MPa的氣罐。

圖1 ?氫燃料電池車組成部件

為核心零部件技術對比。從核心零部件角度來看，國內外氫燃料電池系統性能差距非常明顯，存在代差。而且 “質子交換膜”這樣的氫燃料電池核心技術全球僅有美國杜邦公司可以提供。另外，氫燃料電池系統5000h的壽命仍然無法達到實際需求。

表1 ?核心零部件技術參數對比

1.2 國內外氫燃料產業基礎設施現狀對比

截止2018年年底，歐洲有152座，亞洲有136座，北美有78座。我國已建成或在運營的加氫站有26座。圖2是中日韓三國的氫站建設分布圖。

圖2 ?中、日、韓加氫站分布對比圖

2 我國發展氫燃料電池面臨的問題及優勢

2.1 我國發展氫燃料電池面臨的問題

在技術上，燃料電池堆功率密度提升了210%，壽命提升了150%，成本下降了60%。在豐田、本田、現代、奔馳等國際領先企業已發布量產車型，關鍵技術指標已經達到或接近傳統燃油車水平的背景下，我國燃料電池汽車產業仍存在較大差距。一是核心技術落后。燃料電池功率密度、燃料電池催化劑、質子交換膜、碳紙、貴金屬鉑用量、冷啟動溫度、壽命等關鍵技術指標落后。二是產業鏈不完善。很多產品停留在試驗階段，工程化能力不足，產品性能和可靠性較低，還沒有形成穩定的零部件到整車的供應體系，大部分核心零部件仍依賴進口。三是成本過高。我國氫燃料電池車價格受制于核心技術國家，還沒有形成完整的產業鏈體系，導致成本降不下來。四是相關基礎設施建設滯后。上述也提供了國內外加氫站建設的數量對比。不能滿足市場的要求。

2.2 “新時代”下中國的氫燃料電池車的發展優勢

2.2.1 利用資源整合的優勢，實現氫電聯產

我國的油氣公司可利用資源整合的優勢，實現氫電聯產。國外很難做到的管道混輸，然而我國在氫氣儲運環節，我國擁有著世界上最好的天然氣管網優勢，利用棄風、棄光制取的氫氣在支線管道混輸向全國市場輸送。

我國在液化天然氣和液化石油氣領域儲運經驗豐富，擁有完善的基礎設施，能極大的的完成液態氫的儲運業務。我國在建設和運營純氫管網方面有著技術和經驗的優勢，可更快地進入高壓氣態氫的儲運環節。以上提供了氫能事業的一部分經濟優勢。

2.2.2 國家政策大力支持

2019年3月發布了《關于進一步完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》，由此可以看出，對純電動汽車正在逐步向下調整補貼力度，但氫燃料電池車沒有變動，地補退出的費用又可以用在建設加氫站以及相關配套運營服務設施等方面。

國務院新聞辦對2019年《政府工作報告》的83處修訂的解讀中，提出“推進充電、加氫等設施建設”。氫能第一次被寫入《政府工作報告》。《“十三五”國家科技創新規劃》中也寫入了發展氫能燃料電池技術。

2.3 國內氫燃料電池車發展方向

2.3.1 提升氫燃料電池乘用車的額定功率

《雙積分》的《修正案》要求，燃料電池系統額定功率從之前的30kW-60kW之間作為補貼門檻提高至75kW。其技術要求為：（1）續航里程不低于300 km;（2）系統功率至少為驅動電機額定功率的30%;（3）系統額定功率大于10 k W。

2.3.2 商用車在很長時間內會是氫燃料電池車的主要領域

目前來說，乘用車使用鋰電池基本滿足需要，但續航、儲能方面不如氫燃料電池汽車。同時還擁有更快的燃料加注，更低溫度的啟動，適應環境更強，運輸距離長、承載重量高，所以以目前的技術、市場來說，更適合物流車、公交車等商用車領域。

2.3.3 前期成本大，但長期利好明顯，需提前投資布局市場

氫燃料電池會成為未來汽車的終極能源，雖然困難重重，但氫能風暴已經來臨，這是一項投資未來的產業。

3 總結

發展氫能源在2019年的《政府工作報告》中首次被寫入，這一信號表明國家對氫能源的認可以及要大力推動的決心，結合我國實際情況，國家重點則是有計劃推動加氫站等基礎設施建設，鼓勵氫燃料電池汽車的技術科研及相關產業發展。

2019年的氫燃料電池車補貼政策或將秉持細化、開放的態度，一方面利用補貼階梯提升技術能力、保障安全;另一方面激發企業主觀能動性，推進其適時布局。

在新時代中國特色社會主義核心思想的引領下，發展環保、清潔的氫能源勢不可擋，氫燃料電池車作為國家未來汽車能源的重要選擇，有利于提高能源自給率，維護國家能源安全，我國利用現有的不同于其他國家的能源企業管理方式，為氫能源的發展打下堅實基礎，氫燃料電池汽車也會在不久的未來形成完整的產業化體系。

參考文獻

[1] 汽車之家[OL].https//www.autohome.com.cn/news/201907/939782. html.

[2] 郜昊強，宋業建.氫燃料電池汽車發展趨勢分析[J].Aotomobile Parts， 2018（12）：075-077.

[3] 趙學良.氫燃料電池電動車對石化企業的戰略意義[J].當代石油石化.2019，27（1）：15-19.