利用焦炉煤气制氢资源发展燃料电池汽车产业的思考

王娜　顾成奎

摘 要：氢能以其清洁、安全、高效的特点，得到世界各国政府、企业界、学术界的高度关注。文章简要介绍了世界各国氢能的发展状况，分析了发展氢燃料电池汽车的必要性、主要障碍以及一些相关问题，希望能够为相关行业的发展提供一些借鉴，仅供参考。

关键词：氢能；燃料电池；汽车产业；思考

欧、美、日等发达国家都成功开发了氢燃料电池，应用在汽车、游艇等领域，并投资建设氢管网和加氢站。2014年6月24日，日本首相安倍晋三宣布，作为新经济增长方案中的一部分，将对日本燃料电池汽车行业提供新的补助，对燃料电池汽车购买者提供补贴及减税优惠。氢燃料汽车行驶里程长，且仅需几分钟即可完成重新加注，而电动汽车的充电要花费30分钟至数小时不等。但是燃料电池汽车面临的挑战是成本昂贵，尤其是兴建氢燃料站等基础设施。我国钢铁、焦化等行业具有丰富的焦炉煤气，可以获得丰富的氢能源并有利于建设氢管网。目前，发达国家正大力布局氢燃料电池汽车，国家发布《节能与新能源汽车发展规划（2011-2020年）》也提出我国燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展的目标，但现阶段我国燃料电池汽车产业进展缓慢。充分利用焦炉煤气制氢资源促进我国燃料电池汽车产业发展，对推动我国燃料电池汽车产业发展水平与国际同步，具有重要的里程碑式意义。

1 发展氢燃料电池汽车的必要性

1.1 氢燃料电池汽车在使用过程中具有优势

首先，氢燃料电池车使用中零污染。氢燃料电池车通过氢与氧结合，经由燃料电池产生电力来为汽车提供动力，行驶中完全没有碳排放。其次，氢燃料电池车加氢时间短且单次行驶里程长。传统锂电池电动汽车完全充电慢充至少需要4小时充电时间，快充最快也要30分钟，氢燃料电池车的加氢时间仅为3分钟，而且氢燃料电池车一次加满氢后的续驶里程可以达到500到700公里，远高于传统纯电动汽车不到200公里的续航里程，与特斯拉电动车号称400-500公里的续航里程相比也具有优势。

1.2 发达国家正大力布局氢燃料电池汽车但中国进展缓慢

日本是世界上对氢燃料电池车支持力度最高的国家，除交通省、产业省和环保省提供支持外，日本政府针对汽车厂家和消费者还进行大量补贴。对氢燃料电池汽车的购车者提供每辆车200万-300万日元（约合人民币12万-18万元）的补助金，占普通燃料电池汽车总价近40%。同时，日本多家企业正在多个地区积极建设加氢站。已有5座加氢站的JX日矿日石能源公司计划在2018年前再建设100座加氢站，日本岩谷产业公司计划在2015年建设20座，东京瓦斯、丰田通商等公司也计划在东京都、爱知县设加氢气站。目前，日本在氢能源液氢和高压气态氢储存的技术已经相对成熟，丰田于2015年10月28日发布的最新FCV燃料电池轿车具有里程碑式意义，其续航里程超过700km，充氢仅需3分钟，售价将接近700万日元（折合6.9万美元），比特斯拉入门级Model S便宜1000美元。在欧洲，荷兰、丹麦、瑞典、法国、英国与德国六国已经达成共同开发推广氢能源汽车的协议，各国将一同建设欧洲氢气设施网络，并协调能源传输。2012年，英国政府宣称氢燃料电池汽车发展计划是《英国政府和跨产业合作计划》的一部分，并计划2030年之前英国氢燃料电池车保有量达到160万辆。美国能源部于2013年5 月中旬与汽车制造商、天然气供应商、氢和燃料电池行业企业联手，建立一个名为“H2USA”的计划，旨在降低燃料电池技术成本，推广氢燃料电池汽车，并推进氢燃料基础设施的建设。随后，宝马和丰田签署共同开发燃料电池系统的合作协议；奔驰、福特、雷诺-日产宣布将整合各自优质资源，共同开发燃料电池技术，并将于2017年推出燃料電池汽车。与国外相比，中国政府对新能源汽车的引导政策主要针对纯电动汽车，国内燃料电池汽车过去20年来进展缓慢，亟需借鉴国际经验整合优势资源发展燃料电池汽车产业。

2 发展氢燃料电池汽车需突破的主要障碍

就目前来说，氢燃料电池汽车大范围产业化发展仍存在以下障碍：

2.1 氢气的获取问题

氢气的制取方法很多，如：水电解制氢、水煤气制氢、石油热裂的合成气和天然气制氢、焦炉煤气制氢、电解食盐水制氢等，其中天然气制氢、水电解制氢、煤制氢等成本较高，较高的制氢成本将影响氢燃料电池汽车的普及。

2.2 氢燃料电池的成本问题

高效、安全可靠、低成本储氢技术是氢燃料电池汽车产业化的瓶颈。从目前各大汽车公司推出的制造成本上百万美元的燃料电池概念车来看，如果不能大幅度的降低燃料电池成本，燃料电池汽车的推广普及尚待时日。

2.3 加氢站等基础设施成本昂贵

加氢站的推广亦是制约燃料电池汽车的重要因素。目前国内加氢站仅三座，建设地在一线城市北京和上海，并且都只是示范工程，与国外的氢高速公路（具多座加氢站的公路）相比差距较大。建立加氢站也需要考虑安全和成本问题，这将严重影响氢燃料电池汽车的推广。

3 利用焦炉煤气制氢资源推进我国燃料电池汽车发展

3.1 充分利用焦炉煤气制氢有效降低制氢成本

焦炉煤气是焦炉干馏煤时产生的挥发性气体，其中氢气含量高达55%-60%，充分运用焦化厂副产焦炉煤气制氢可有效降低制氢成本，同时可以延伸焦化行业产业链，符合工业绿色低碳发展要求。我国焦炉煤气资源丰富，炼焦企业广泛分布在我国内地31个省份的28个省，全国焦化企业有2000多家。2013年我国焦炭产量47635万吨，外供焦炉煤气产量约为550亿立方米/年，外供焦炉煤气中的氢量约为330亿立方米/年。若我国氢燃料电池汽车2020年引入目标为1000万台，届时，氢需求量约为124亿立方米/年，仅从焦炉煤气中回收的氢就足以满足上述氢需求。

3.2 处理好制氢点和加氢点的位置关系以降低氢管网等基础设施建设成本问题

氢的运输、贮存和加注是氢能全面发展的必要条件，国外一些发达国家采用管道输送，加氢站也建在高速公路上。使用钢铁厂的副产焦炉煤气制氢，因作为制氢点的钢铁厂、炼焦厂遍布全国各地，在高速公路中靠近钢铁厂、焦炭厂的位置建立加氢站，可降低氢气运输成本和管网建设成本，提高加氢点供氢的效率。中央和地方财政应提供长期支持，直接出资建设加氢站或对加氢站建设进行补助和政策扶持，在钢铁行业较发达的城市建立氢燃料电池车推广示范工程。

3.3 通过政策支持推动我国燃料电池关键技术的进步

氢燃料电池技术由于技术门槛高、产业链独立性强，技术战略性极强，自主技术积累程度直接关系到今后10年中国汽车制造业在行业中的国际地位。借鉴日本和美国等国家燃料电池产业化联盟式的开发模式，建议由国家和地方牵头，通过投入一定比例的资金作为引导，鼓励有条件的国内企业和国际知名企业加入燃料电池关键材料、零件和系统部件的产业研发联盟，并给予参与企业减税、免税等优惠政策。