我國氫燃料電池專用車發展現狀與趨勢分析

董祥國 尹立強

摘要：因為大氣污染和溫室效應的影響，世界各國對汽車提出了節能減排的要求，在此背景下氫燃料電池專用車得到了進一步的發展。本文從實際出發論述了氫燃料電池專用車的現狀以及未來發展趨勢。

關鍵詞：氫燃料電池專用車;現狀;趨勢

引言

“十三五”以來，國家層面相繼出臺了《國家創新驅動發展戰略綱要》《“十三五”國家科技創新規劃》《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》《能源技術革命創新行動計劃（2016-2030年）》等多項政策措施，加快自主技術創新及產業化的導向清晰明確，推動氫能產業快速發展。

2020年，《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035年）》《新時代的中國能源發展》白皮書等相繼發布，進一步明確了國家對發展氫能產業的支持。

截至2020年底，我國超過50個地方政府發布了氫能發展相關的規劃、實施方案、行動計劃等，規劃加氫站數量超千座、燃料電池車數量達幾十萬輛，產值規模達萬億。

1、燃料電池在汽車上的應用

我國作為全球最大的汽車消費國，新能源汽車發展具有巨大的市場潛力。2021年烏海市計劃投入50臺氫燃料電池公交車。氫燃料電池公交車最大的特點就在于“零污染、零排放”，采用了氫燃料電池對車輛進行驅動，加注氫氣作為電池燃料，車輛行進過程中生成水，再以液態水的狀態排放出來，無色無味，沒有任何污染。它與純電動公交相比，續航里程更長，加裝一次氫氣可滿足公交車一天的運營。

2021年1月，青島市首條氫能源公交運行線開通儀式在青島西海岸新區舉行。氫能源公交車的氫燃料能量轉化過程不涉及燃燒，無機械損耗，能量轉化率高，產物僅為電、熱和水蒸氣，無其它污染性排放物存在，運行平穩，無振動和噪音，對減少大氣污染、改善城市環境和降低能源消耗等有著重要意義。

2、燃料電池

2.1、燃料電池種類

在當前的商業應用中，燃料電池是實現氫能規模普及的重要途徑，質子交換膜燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池是3種主流的燃料電池技術路線。

質子交換膜燃料電池具有工作溫度低、啟動快、比功率高等優點，適用于交通和固定式電源領域，成為現階段國內外主流的應用技術。國內燃料電池產業鏈還未實現全面布局，核心零部件技術仍有待突破。質子交換膜燃料電池使用鉑及其合金作為催化劑，其高昂的成本制約燃料電池的規模量產和商業化推廣，在我國尚處實驗研究階段。

質子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池是我國燃料電池技術研發和產業化比較集中的兩類。雖然我國目前燃料電池電堆與關鍵材料、動力系統與核心部件部分技術指標接近國際先進水平，但仍有許多核心技術指標較為落后且工程化、產業化水平低，與日本、韓國等技術相對成熟的國家存在一定差距。

2.2、燃料電池的應用

燃料電池目前在交通領域的應用最具潛力，另外在儲能、軍事等領域也有應用。氫燃料電池車輛的研發已在日美韓等國廣泛開展并投入市場，美國燃料電池汽車擁有量占世界50%，單燃料電池物流車就擁有25000輛;日本的豐田、本田，韓國的現代等著名車企都推出了各自的燃料電池汽車。由于氫能在我國工業化起步較晚，整體水平尚與發達國家存在差距，所以中國的氫燃料電池汽車產業同樣處于起步階段，市場化程度較低，一些關鍵零部件和材料仍依賴進口。而一些氫能源技術較發達國家雖然氫燃料電池汽車市場化程度較高，但受采購量限制，應用程度普遍較低。

3、我國氫燃料電池專用車發展現狀與趨勢分析

目前，燃料電池商用車為主要產業化方向，較乘用車應用優勢明顯。燃料電池商用車由于對空間要求低，對質量能量密度要求高，是更適用氫燃料電池的重要發展方向。在燃料電池商用車領域，公交車、輕型和中型卡車一直處于應用前沿。目前國內燃料電池汽車發展的主要產業化方向也集中在商用車領域，我國在《節能與新能源汽車技術路線圖》中計劃2020年實現在特定地區公共服務領域小規模示范應用燃料電池汽車5000輛;2025年在城市私人用車、公共服務用車領域實現大批量應用，達到5萬輛規模;2030年在私人乘用車、大型商用車領域實現大規模商用化推廣，達到百萬輛規模。未來規模化有望降低成本，商用車過渡到乘用車將打開萬億級市場空間。

購車消費者在選擇車型時所帶來的影響。在現實生活中，來自各階層的消費者在購買汽車時，會對車型性價比進行綜合考量，而本研究中未對此類因素進行重點考慮。續航里程較長且燃料填充時間較短是FCV的優勢，將有利于其未來的發展。

（2）采用新技術及新服務。在本分析中并未考慮未來的共享服務及自動駕駛技術所帶來的影響。當上述技術得以充分普及時，各汽車的續航里程及行駛時間會相應增加，成本相對較高的FCV也有其獨到的優勢。

（3）從經濟角度進行考慮，本文提到的世界能源系統模型是1類僅以能源供需為研究對象的局部均衡模型。因此，先對車型進行選擇會對社會經濟總體及各工業領域產生一定影響。研究人員通過均衡性分析，能研究出FCV在附加價值產出領域的優勢，以此為FCV的普及進程產生重要推動作用。

結語

現階段燃料電池還處在研發階段，上海燃料電池汽車動力系統有限公司、重慶宗申技術開發研究有限公司、山推工程機械股份有限公司等企業，以及浙江大學、重慶大學等一些高等學校研究機構都有燃料電池叉車相關專利儲備，并且在持續研究燃料電池的應用包括在工程機械上的應用。目前燃料電池技術主要的應用還是基本上在乘用車和公交車上，也沒有大面積鋪開，但是燃料電池作為新形勢能源，對環境零污染，以后也將會在其他領域得到廣泛的應用。工程機械雖然總體數量占比較少，但是其也是能源消耗大戶，工作時間持續長的特點使得純電在其上的應用受到了限制，所以，將來燃料電池在工程機械上的應用也將會越來越多。

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