我國氫燃料電池汽車的發展現狀及產業化探究

楊自斌

（信陽職業技術學院汽車與機電工程學院，河南 信陽 464000）

引言

隨著我國綜合國力的提升，人民生活水平的提高，我國汽車的生產量和保有量快速增加，這對于能源的巨大需求和大氣污染的治理是一項艱巨的挑戰，氫燃料電池汽車以其環保、無污染等特征再次出現在人們的視野，并得到了廣泛地關注。現如今很多國家已經開始進入到產業化的發展階段，加強對氫燃料電池汽車的發展前景和產業化研究具備很強的現實意義及價值。

1 氫燃料電池汽車的基礎設施及技術標準

1.1 氫燃料能源的基礎設施

作為氫燃料電池汽車運行的重要保障，加氫站等基礎設施的數量以及規模在氫燃料電車汽車的推廣中發揮著關鍵性作用。現階段，在全球范圍內約有322 座加氫站處于正常運營狀態，目前大多數的加氫站位于日、美、德等國家。我國目前建成的加氫站數量相對來說很少，主要是為燃料電池汽車的技術研發提供服務，還無法滿足產業化發展的需求。隨著對燃料電池汽車研發的不斷投入，我國正在計劃新增更多的加氫站，以滿足對于氫燃料的相關需求。

1.2 氫燃料電池汽車的技術標準

隨著環境問題的日益突出，氫能源作為一種清潔無污染的能源，在汽車行業中得到了廣泛地關注，我國氫燃料電池汽車已經建立起了一套科學完善的標準化體系，包括：最高車速、用電安全保障、車身結構強度、車輛抗電磁干擾性能以及耐久性等等。這些已經被列入到標準化體系當中。對照從標準化體系中引申出的9 級評價模型，現階段我國所處的等級均比較低。氫燃料電池汽車整體技術水平僅為TRL7 級，而電池系統和輔助系統的核心零部件等級都處于TRL3～TRL4 級，其它的如質子交換膜處在TRL6 級，電極材料處在TRL7 級。

2 我國氫燃料電池汽車產業化存在的問題

首先是生產成本較高。當前，氫一般來源于天然氣以及沼氣，另外還可以借助電解水將氫和氧進行分離而獲取氫氣，對于電能而言則是需要借助煤或者是核反應堆發電來產生。因此在獲取氫的同時必然需要消耗其他的能源，如果使用煤炭、天然氣、沼氣等碳氫燃料來制取氫氣，則會對空氣造成一定的污染；使用風力以及太陽能雖然可以避免環境污染的問題，但是也需要面臨著高額的成本費用；其次，氫燃料的存儲極為不便，很容易產生諸如泄露或者是氣化等問題，在實際使用中回火、早燃甚至是爆燃等問題還亟待解決。這也就要求儲存氫燃料的材料必須具備高安全性、吸/放氫速率快、長壽命以及低成本的特點；最后是相關配套設施的缺失導致氫經濟的發展受限。現階段對于加氫站的建設手續比較復雜、建設的成本費用較高、整體覆蓋率極低，在建設進度上和西方發達國家還存在明顯的差距。

3 我國氫燃料電池汽車現狀

3.1 電池系統

通過對相關數據進行抽樣，發現氫燃料電池汽車的動力性能測試占整體比重的百分之五十，這也就反映出我國汽車行業更加注重對汽車動力系統的研發工作；對于氫燃料電池汽車的安全性、耐久度以及零部件性能的測試只有整體比重的百分之十一左右。這也反映出我國相關研發機構和車企當前在安全性及零部件性能上的研發與測試還處在起步階段。我國氫燃料電池汽車在動力系統方面的技術還不夠成熟，特別是在動力系統的關鍵技術上以及平臺設計上的集成度較低；并且與動力系統以及零部件設計相匹配的經驗較少，與國外的先進技術之間差距比較明顯。

3.2 燃料電池汽車電堆

我國燃料電池汽車電堆的獲得主要由兩種形式：一種是從國外進口，一種是自己生產。國外進口的電堆，相對來說技術水平較高，不過對應的采購費用也比較高；而國內相關企業生產的電堆雖然成本相對較低，但是其耐久度以及安全等性能有待考究。

3.3 燃料電池汽車核心零部件

我國氫燃料電池汽車關鍵零部件材料近些年在快速發展，例如催化劑、膜電極以及質子交換膜等，與國際水平相比，之間的差距在快速縮短。由于我國氫燃料電池催化劑的研發起步較晚，在氫燃料電池材料級的使用方面還存在比較明顯的差距，需要加大相關的研發力度。

4 我國政府對氫燃料電池汽車的發展規劃及開發態度

4.1 我國政府對氫燃料電池汽車的發展規劃

在政府的大力支持、科研機構和相關企業共同推動下，我國燃料電池汽車在各項技術上取得了很大地發展，燃料電池汽車產量也快速增加。2017 年，我國共有8 個品牌10 個車型的氫燃料電池汽車在產，產量較2016 年翻一倍，其中絕大多數是燃料電池乘用車。同時，2017 年，全國燃料電池汽車在運營數量也突破千輛。自此，政府部門也加大對氫燃料電池汽車規模化生產的推動力度，未來燃料電池汽車的運營數量將進一步加速。按照相關規劃，到2030 年，我國的氫燃料電池汽車技術要與國際先進技術水平接軌，實現產業化。現如今，由于我國大多數汽車制造生產企業在氫燃料電池汽車的研發上投入力度不足，氫燃料電池汽車在技術研發上進展還不夠快，與國際先進水平還存在著明顯的差距。

4.2 我國對氫燃料電池汽車的開發態度

隨著國際上燃料電池技術的快速發展，我國也逐漸加快了關于氫燃料電池汽車以及相關技術的研發進程。然而還是有很多因素制約著氫能源作為能量在汽車上的有效地利用。比如說前文提到的關于氫能源的存儲、運輸以及使用等技術上還不夠完善，使得氫燃料電池汽車的成本費用成為制約其發展的主要因素。目前國內一輛氫燃料電池汽車售價至少在百萬元，同時由于加氫站的數量不足，氫氣儲存、運輸有著很高的要求，使得燃料電池汽車使用成本也偏高。然而，氫能源作為一種清潔能源，符合我們國家的需要，氫燃料電池汽車依然是我國新能源汽車的重要車型。

5 燃料電池汽車產業化發展策略

5.1 完善形成完整的氫供應鏈

目前，我國氫的制取主要來源于工業副產以及利用多余的電能電解水制取氫。氫的存儲、運輸也有多種不同的形式，而如何高效、經濟的輸送氫，還在積極的探索中，目前我國氫的存儲、運輸企業還比較少，氫能源的供應還不穩定。

5.2 提升燃料電池汽車的技術和基礎設施建設水平

我國燃料電池汽車技術以及配套的基礎設施與國際上其他國家相比，還存在明顯的差距。因此，要想提升相關研發技術以及配套基礎設施的水平，我們可以這樣做：首先，通過科學分析，制定出有利于氫燃料電池汽車技術水平提升的具體方案；其次，國家相關部門、各省市出臺氫燃料電池汽車基礎設施建設的發展規劃。綜合比對氫燃料電池汽車與其他能源汽車之間的成本差異情況，為實現氫燃料電池汽車的產業化發展奠定基礎；最后，需要加大對氫電池燃料汽車耐久性以及安全性的考核力度，根據實際情況作出有針對性的改進。

5.3 完善零部件測評標準

從當前的燃料電池汽車標準體系來看，國產燃料電池汽車零部件的測評水平距國外還存在明顯的差距。雖然我國已經推出了多項與氫燃料電池汽車相關的標準，但是仍需要對其相關的基礎設施、零部件以及系統等內容進行有效地完善。我們可以參照國外先進的標準與法規，制定符合我們國情而又與國際接軌的標準體系，為氫燃料電池汽車的產業化發展奠定基礎。

5.4 加大國家扶持力度和企業研發力度

我國對于燃料電池的發展，國家相關部門一直高度重視，為支持燃料電池汽車技術水平的提升，爭取早日實現產業化，近年來，國家出臺了多項補貼政策用于燃料電池汽車的推廣。同時，致力于燃料電池汽車生產的企業也需要提升對于燃料電池汽車技術突破的嘗試力度，通過加大投入、引進人才、對外合作，完善內部標準等，提升產品市場競爭力。

5.5 加速產業化降低成本

氫燃料電池汽車成本居高不小的主要原因是規模太小，只有早日形成萬輛等級的生產，才能形成完整產業鏈，從而降低生產成本。這需要汽車制造企業、大型能源企業的投入，國家部門的牽頭，公共服務用車與私人用車共同推廣。也可以通過對燃料電池汽車關鍵零部件的優化，實現零部件的產業化，從而降低燃料電池的成本，進而降低整車成本。

6 結束語

作為新能源汽車的重要組成部分，氫燃料電池汽車對于能源以及整個汽車行業的發展提出了更高的要求。在汽車企業中要加快對氫燃料電池汽車技術的應用力度，進而為能源的節約、環境的保護以及資源利用率的提升做出貢獻。針對當前我國氫燃料電池汽車在產業化發展過程中出現的問題，政府以及汽車行業需要采取有效地措施，加強對燃料電池汽車關鍵技術水平的提升以及相關配套基礎設施的建設，從資金、技術、人才等多個方面為企業提供有效地幫助與支持，最終推動氫燃料電池汽車實現產業化的發展。