日本发展氢燃料电池汽车对我国的启示

尚勇 赵世佳

氢燃料电池汽车作为汽车电动化、低碳化的重要发展方向，对于改善未来能源结构，发展低碳交通具有深远意义。近年来，日本政府高度重视氢燃料电池汽车的研发和产业化，丰田、本田等日本汽车巨头企业都在加速氢燃料电池汽车领域的布局。

氢燃料汽车成终极环保方案

氢燃料电池汽车具有动力性能好、排放无污染、续驶里程长、加注燃料时间短等特点，日本汽车巨头丰田和本田是全球氢燃料电池汽车重要推动者。截止2017年底，全球累计销售6475辆氢燃料电池乘用车，丰田和本田市场占有率达到88%，其中丰田占比高达75%，本田占比13%。

丰田引领全球氢燃料电池汽车发展，在氢燃料电池汽车领域投资巨大，长期致力于技术的提升和成本改善。目前，丰田已经推出氢燃料电池汽车系列产品，包括乘用车Mirai、巴士Sora以及卡车、叉车等。2014年12月，丰田研制的全球首款量产氢燃料电池轿车Mirai正式在日本發售，续驶里程650km，并于2015年秋季销售至美国和欧洲。丰田提出到2020年实现全球年销量超过3万辆。

由于研发成本巨大，丰田希望通过加强国际合作形成叠加效应，吸引更多参与者推动整个产业链的发展。2015年初，丰田公布了5680项核心专利，包括燃料电池电推、高压储氢罐、软件控制等专利，全球汽车企业可以无偿使用至2020年底。

本田深耕氢燃料电池汽车领域，认为氢燃料电池汽车是终极环保方案，长期坚持氢燃料电池汽车的研发和产业化。2016年3月，本田Clarity正式在日本发售，在日本JC08工况下的续驶里程可达750km。为充分发挥模块化、平台化生产模式优势，Clarity通过小型化和集成化工艺，全球首次实现将燃料电池电堆布置在前舱，这也使本田的氢燃料电池车型与纯电动车型、插电式混合动力车型可以共用同一个新能源汽车平台。

为降低研发成本，在氢燃料电池汽车竞争中保持优势，本田与通用以2020年实现实用化为目标，双方各提供一半开发费用与人员，联合开发新一代氢燃料电池系统和储气系统，共同致力于基础设施建设及标准化。

日本政府是如何布局的？

从能源角度看，日本建设“氢能社会”具有客观现实意义。

首先，日本迫切需要布局能源多样化供给体系，以保障国家能源安全。在发电领域，日本50%以上发电设施采用化石能源，但日本化石能源自给率仅为6%，水力、太阳能、风力等非可再生能源发电占比仅为15%。在汽车领域，98%汽车燃料采用石油，进口依赖度高达87%。

其次，日本长期以来重视环境保护，发展清洁能源的积极性极高。一方面，日本政府承诺2030年CO2排放在2013年的基础上削减26%，2050年再削减80%，若延用现有的能源供给结构，兑现减排目标的压力巨大。另一方面，传统燃油汽车的排放指标已逐渐趋于极限，电动汽车在动力电池的回收处理环节上存在较大的环境污染风险。

基于此，日本政府于2014年发布“第四次能源基本计划”，明确提出加速建设“氢能社会”的战略方向。2017年发布的“氢能源基本战略”确定了2050年氢能社会的建设目标以及到2030年的具体行动计划。

从汽车产品角度看，氢燃料电池汽车代表未来的发展方向，具有能效高、无污染、噪音低、寿命长、启动迅速、比功率大等优点。未来在突破成本、耐久性、基础设施建设等限制条件后，氢燃料电池有望在汽车动力形式中占据重要地位，引领汽车产业结构发生重大变革。

在成本方面，通过贵金属铂使用量的减少、生产规模的扩大以及政府购置补贴等多重措施，有望使氢燃料电池汽车售价与传统燃油车相当甚至更低。在耐久性方面，通过技术提升，氢燃料电池寿命将从现在的5000小时提升至10000小时。在续航里程方面，日本提出到2040年，通过电池单位输出功率提升、车身减重等手段，实现氢燃料电池汽车续航里程延长至目前水平的1.5倍，达到1000公里。在车辆保有量方面，燃料电池乘用车由目前的2000台增加到2020年的4万台，到2025年和2030年分别达20万台和80万台。日本新能源和产业技术综合开发机构制定了日本未来汽车发展的计划和目标，提出2040年日本将普及氢燃料电池车。

从汽车产业链角度看，发展配套产业是氢燃料电池汽车的长效保障。根据规划，日本倾向于在海外布局氢能产业供给链。

我国如何构建“氢能社会”？

首先，积极制定适合我国氢燃料电池汽车产业发展的路线图，推动我国制定明确的产业导向。在资源禀赋上，我国具有国土面积大、能源分布不均衡等特点，电力生产及超、特高压输电技术领先，电力成为我国主要的二次能源。但从能源安全、能源多样性的角度考虑，氢燃料电池汽车也是我国发展新能源汽车、由汽车大国向汽车强国发展的重要补充。

其次，重点突破氢燃料电池汽车核心技术及产业化瓶颈。一是加快质子交换膜、贵金属催化剂等基础材料研发，提高放电速度和安全性，加强新一代膜材料、非贵金属催化剂材料的研发力度，降低使用成本。二是提升氢燃料电池的技术指标，提高氢燃料电池汽车的使用耐久性和电池功率，形成良性可持续发展模式。三是利用我国发展氢燃料电池专用车和客车的先发优势，加快技术成果转移，扩大其在不同应用场景下的示范推广。

最后，努力构建氢燃料电池汽车全产业链集聚发展模式。我国在工业副产氢以及通过风力、水力、光伏发电等剩余电力电解水制氢领域已取得突破，可实现廉价氢供应。但我国在氢气的储存和运输方面仍存在短板，应将高压储氢和固体储氢作为重点攻关方向，注重高压氢气瓶压力标准提升、四型储气瓶应用，加快有机氢化物、吸氢合金等储氢材料的研发，提高氢气储运安全性和效率，为氢燃料电池汽车发展提供有力保障。