氢燃料电池车在“新时代”中国的发展趋势

王卫楠，杨振中

摘 要：如今发展清洁能源的趋势已经势不可挡，氢燃料电池车作为现阶段理论上最高效、节能、环保的车用发动方式，被业界广泛关注和研究。在纯电动汽车被广泛使用的当下，氢燃料电池车仍然被认为是解决纯电动汽车技术难点的终端替代方式。文章根据当下热门的氢燃料电池技术，综述了氢燃料电池车在现今中国的发展趋势及问题所在，再从市场出发，提出了新时代下虽然核心技术落后，但仍可以发展氢燃料汽车的优势点。

关键词：氢燃料电池;新时代;发展趋势

中图分类号：U469.72  文献标识码：A  文章编号：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

氫燃料电池的基本原理是把氢罐中的氢气和空气中的氧气分别供给阳极和阴极，氢气在阳极上放出电子，电子经外电路传导到阴极并与氧化气结合生成离子，离子通过电解质到阳极，与氢气反应，构成回路，把氢气化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应。氢燃料电池车一般由以下部件构成。

根据原理可以看出氢燃料电池车的优点有点是纯净、高效等，还被许多研究者誉为人类终极能源;但它并不是完美无瑕，氢燃料电池车的成本、氢能的存储、运输及安全等很多问题还尚未有一套完善的解决方案，让氢燃料电池车一直处于被探索的阶段，未来也变得可望而不可即。2019年前我国就开始酝酿相关政策，2019年就直接或间接地出台了倾向氢燃料电池汽车的很多政策，自此很多车企开始参与布局氢燃料电池车市场，中国氢燃料电池车领域或将迎来转折点。

1 国内外氢燃料电池车发展情况

1.1 国内外氢燃料电池汽车技术现状对比

从整车角度来看，氢燃料电池汽车技术核心国内外差别在于电堆功率和储氢罐压力。目前，国内电堆只能采用Plug- in构型，不能采用功率更高的全功率构型，同时储氢罐技术落后，国内还无法量产70 MPa的气罐。

图1  氢燃料电池车组成部件

为核心零部件技术对比。从核心零部件角度来看，国内外氢燃料电池系统性能差距非常明显，存在代差。而且 “质子交换膜”这样的氢燃料电池核心技术全球仅有美国杜邦公司可以提供。另外，氢燃料电池系统5000h的寿命仍然无法达到实际需求。

表1  核心零部件技术参数对比

1.2 国内外氢燃料产业基础设施现状对比

截止2018年年底，欧洲有152座，亚洲有136座，北美有78座。我国已建成或在运营的加氢站有26座。图2是中日韩三国的氢站建设分布图。

图2  中、日、韩加氢站分布对比图

2 我国发展氢燃料电池面临的问题及优势

2.1 我国发展氢燃料电池面临的问题

在技术上，燃料电池堆功率密度提升了210%，寿命提升了150%，成本下降了60%。在丰田、本田、现代、奔驰等国际领先企业已发布量产车型，关键技术指标已经达到或接近传统燃油车水平的背景下，我国燃料电池汽车产业仍存在较大差距。一是核心技术落后。燃料电池功率密度、燃料电池催化剂、质子交换膜、碳纸、贵金属铂用量、冷启动温度、寿命等关键技术指标落后。二是产业链不完善。很多产品停留在试验阶段，工程化能力不足，产品性能和可靠性较低，还没有形成稳定的零部件到整车的供应体系，大部分核心零部件仍依赖进口。三是成本过高。我国氢燃料电池车价格受制于核心技术国家，还没有形成完整的产业链体系，导致成本降不下来。四是相关基础设施建设滞后。上述也提供了国内外加氢站建设的数量对比。不能满足市场的要求。

2.2 “新时代”下中国的氢燃料电池车的发展优势

2.2.1 利用资源整合的优势，实现氢电联产

我国的油气公司可利用资源整合的优势，实现氢电联产。国外很难做到的管道混输，然而我国在氢气储运环节，我国拥有着世界上最好的天然气管网优势，利用弃风、弃光制取的氢气在支线管道混输向全国市场输送。

我国在液化天然气和液化石油气领域储运经验丰富，拥有完善的基础设施，能极大的的完成液态氢的储运业务。我国在建设和运营纯氢管网方面有着技术和经验的优势，可更快地进入高压气态氢的储运環节。以上提供了氢能事业的一部分经济优势。

2.2.2 国家政策大力支持

2019年3月发布了《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，由此可以看出，对纯电动汽车正在逐步向下调整补贴力度，但氢燃料电池车没有变动，地补退出的费用又可以用在建设加氢站以及相关配套运营服务设施等方面。

国务院新闻办对2019年《政府工作报告》的83处修订的解读中，提出“推进充电、加氢等设施建设”。氢能第一次被写入《政府工作报告》。《“十三五”国家科技创新规划》中也写入了发展氢能燃料电池技术。

2.3 国内氢燃料电池车发展方向

2.3.1 提升氢燃料电池乘用车的额定功率

《双积分》的《修正案》要求，燃料电池系统额定功率从之前的30kW-60kW之间作为补贴门槛提高至75kW。其技术要求为：（1）续航里程不低于300 km;（2）系统功率至少为驱动电机额定功率的30%;（3）系统额定功率大于10 k W。

2.3.2 商用车在很长时间内会是氢燃料电池车的主要领域

目前来说，乘用车使用锂电池基本满足需要，但续航、储能方面不如氢燃料电池汽车。同时还拥有更快的燃料加注，更低温度的启动，适应环境更强，运输距离长、承载重量高，所以以目前的技术、市场来说，更适合物流车、公交车等商用车领域。

2.3.3 前期成本大，但长期利好明显，需提前投资布局市场

氢燃料电池会成为未来汽车的终极能源，虽然困难重重，但氢能风暴已经来临，这是一项投资未来的产业。

3 总结

发展氢能源在2019年的《政府工作报告》中首次被写入，这一信号表明国家对氢能源的认可以及要大力推动的决心，结合我国实际情况，国家重点则是有计划推动加氢站等基础设施建设，鼓励氢燃料电池汽车的技术科研及相关产业发展。

2019年的氢燃料电池车补贴政策或将秉持细化、开放的态度，一方面利用补贴阶梯提升技术能力、保障安全;另一方面激发企业主观能动性，推进其适时布局。

在新时代中国特色社会主义核心思想的引领下，发展环保、清洁的氢能源势不可挡，氢燃料电池车作为国家未来汽车能源的重要选择，有利于提高能源自给率，维护国家能源安全，我国利用现有的不同于其他国家的能源企业管理方式，为氢能源的发展打下坚实基础，氢燃料电池汽车也会在不久的未来形成完整的产业化体系。

参考文献

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

[2] 郜昊强，宋业建.氢燃料电池汽车发展趋势分析[J].Aotomobile Parts， 2018（12）：075-077.

[3] 赵学良.氢燃料电池电动车对石化企业的战略意义[J].当代石油石化.2019，27（1）：15-19.