我国氢燃料电池汽车的发展现状及产业化探究

杨自斌

（信阳职业技术学院汽车与机电工程学院，河南 信阳 464000）

引言

随着我国综合国力的提升，人民生活水平的提高，我国汽车的生产量和保有量快速增加，这对于能源的巨大需求和大气污染的治理是一项艰巨的挑战，氢燃料电池汽车以其环保、无污染等特征再次出现在人们的视野，并得到了广泛地关注。现如今很多国家已经开始进入到产业化的发展阶段，加强对氢燃料电池汽车的发展前景和产业化研究具备很强的现实意义及价值。

1 氢燃料电池汽车的基础设施及技术标准

1.1 氢燃料能源的基础设施

作为氢燃料电池汽车运行的重要保障，加氢站等基础设施的数量以及规模在氢燃料电车汽车的推广中发挥着关键性作用。现阶段，在全球范围内约有322 座加氢站处于正常运营状态，目前大多数的加氢站位于日、美、德等国家。我国目前建成的加氢站数量相对来说很少，主要是为燃料电池汽车的技术研发提供服务，还无法满足产业化发展的需求。随着对燃料电池汽车研发的不断投入，我国正在计划新增更多的加氢站，以满足对于氢燃料的相关需求。

1.2 氢燃料电池汽车的技术标准

随着环境问题的日益突出，氢能源作为一种清洁无污染的能源，在汽车行业中得到了广泛地关注，我国氢燃料电池汽车已经建立起了一套科学完善的标准化体系，包括：最高车速、用电安全保障、车身结构强度、车辆抗电磁干扰性能以及耐久性等等。这些已经被列入到标准化体系当中。对照从标准化体系中引申出的9 级评价模型，现阶段我国所处的等级均比较低。氢燃料电池汽车整体技术水平仅为TRL7 级，而电池系统和辅助系统的核心零部件等级都处于TRL3～TRL4 级，其它的如质子交换膜处在TRL6 级，电极材料处在TRL7 级。

2 我国氢燃料电池汽车产业化存在的问题

首先是生产成本较高。当前，氢一般来源于天然气以及沼气，另外还可以借助电解水将氢和氧进行分离而获取氢气，对于电能而言则是需要借助煤或者是核反应堆发电来产生。因此在获取氢的同时必然需要消耗其他的能源，如果使用煤炭、天然气、沼气等碳氢燃料来制取氢气，则会对空气造成一定的污染；使用风力以及太阳能虽然可以避免环境污染的问题，但是也需要面临着高额的成本费用；其次，氢燃料的存储极为不便，很容易产生诸如泄露或者是气化等问题，在实际使用中回火、早燃甚至是爆燃等问题还亟待解决。这也就要求储存氢燃料的材料必须具备高安全性、吸/放氢速率快、长寿命以及低成本的特点；最后是相关配套设施的缺失导致氢经济的发展受限。现阶段对于加氢站的建设手续比较复杂、建设的成本费用较高、整体覆盖率极低，在建设进度上和西方发达国家还存在明显的差距。

3 我国氢燃料电池汽车现状

3.1 电池系统

通过对相关数据进行抽样，发现氢燃料电池汽车的动力性能测试占整体比重的百分之五十，这也就反映出我国汽车行业更加注重对汽车动力系统的研发工作；对于氢燃料电池汽车的安全性、耐久度以及零部件性能的测试只有整体比重的百分之十一左右。这也反映出我国相关研发机构和车企当前在安全性及零部件性能上的研发与测试还处在起步阶段。我国氢燃料电池汽车在动力系统方面的技术还不够成熟，特别是在动力系统的关键技术上以及平台设计上的集成度较低；并且与动力系统以及零部件设计相匹配的经验较少，与国外的先进技术之间差距比较明显。

3.2 燃料电池汽车电堆

我国燃料电池汽车电堆的获得主要由两种形式：一种是从国外进口，一种是自己生产。国外进口的电堆，相对来说技术水平较高，不过对应的采购费用也比较高；而国内相关企业生产的电堆虽然成本相对较低，但是其耐久度以及安全等性能有待考究。

3.3 燃料电池汽车核心零部件

我国氢燃料电池汽车关键零部件材料近些年在快速发展，例如催化剂、膜电极以及质子交换膜等，与国际水平相比，之间的差距在快速缩短。由于我国氢燃料电池催化剂的研发起步较晚，在氢燃料电池材料级的使用方面还存在比较明显的差距，需要加大相关的研发力度。

4 我国政府对氢燃料电池汽车的发展规划及开发态度

4.1 我国政府对氢燃料电池汽车的发展规划

在政府的大力支持、科研机构和相关企业共同推动下，我国燃料电池汽车在各项技术上取得了很大地发展，燃料电池汽车产量也快速增加。2017 年，我国共有8 个品牌10 个车型的氢燃料电池汽车在产，产量较2016 年翻一倍，其中绝大多数是燃料电池乘用车。同时，2017 年，全国燃料电池汽车在运营数量也突破千辆。自此，政府部门也加大对氢燃料电池汽车规模化生产的推动力度，未来燃料电池汽车的运营数量将进一步加速。按照相关规划，到2030 年，我国的氢燃料电池汽车技术要与国际先进技术水平接轨，实现产业化。现如今，由于我国大多数汽车制造生产企业在氢燃料电池汽车的研发上投入力度不足，氢燃料电池汽车在技术研发上进展还不够快，与国际先进水平还存在着明显的差距。

4.2 我国对氢燃料电池汽车的开发态度

随着国际上燃料电池技术的快速发展，我国也逐渐加快了关于氢燃料电池汽车以及相关技术的研发进程。然而还是有很多因素制约着氢能源作为能量在汽车上的有效地利用。比如说前文提到的关于氢能源的存储、运输以及使用等技术上还不够完善，使得氢燃料电池汽车的成本费用成为制约其发展的主要因素。目前国内一辆氢燃料电池汽车售价至少在百万元，同时由于加氢站的数量不足，氢气储存、运输有着很高的要求，使得燃料电池汽车使用成本也偏高。然而，氢能源作为一种清洁能源，符合我们国家的需要，氢燃料电池汽车依然是我国新能源汽车的重要车型。

5 燃料电池汽车产业化发展策略

5.1 完善形成完整的氢供应链

目前，我国氢的制取主要来源于工业副产以及利用多余的电能电解水制取氢。氢的存储、运输也有多种不同的形式，而如何高效、经济的输送氢，还在积极的探索中，目前我国氢的存储、运输企业还比较少，氢能源的供应还不稳定。

5.2 提升燃料电池汽车的技术和基础设施建设水平

我国燃料电池汽车技术以及配套的基础设施与国际上其他国家相比，还存在明显的差距。因此，要想提升相关研发技术以及配套基础设施的水平，我们可以这样做：首先，通过科学分析，制定出有利于氢燃料电池汽车技术水平提升的具体方案；其次，国家相关部门、各省市出台氢燃料电池汽车基础设施建设的发展规划。综合比对氢燃料电池汽车与其他能源汽车之间的成本差异情况，为实现氢燃料电池汽车的产业化发展奠定基础；最后，需要加大对氢电池燃料汽车耐久性以及安全性的考核力度，根据实际情况作出有针对性的改进。

5.3 完善零部件测评标准

从当前的燃料电池汽车标准体系来看，国产燃料电池汽车零部件的测评水平距国外还存在明显的差距。虽然我国已经推出了多项与氢燃料电池汽车相关的标准，但是仍需要对其相关的基础设施、零部件以及系统等内容进行有效地完善。我们可以参照国外先进的标准与法规，制定符合我们国情而又与国际接轨的标准体系，为氢燃料电池汽车的产业化发展奠定基础。

5.4 加大国家扶持力度和企业研发力度

我国对于燃料电池的发展，国家相关部门一直高度重视，为支持燃料电池汽车技术水平的提升，争取早日实现产业化，近年来，国家出台了多项补贴政策用于燃料电池汽车的推广。同时，致力于燃料电池汽车生产的企业也需要提升对于燃料电池汽车技术突破的尝试力度，通过加大投入、引进人才、对外合作，完善内部标准等，提升产品市场竞争力。

5.5 加速产业化降低成本

氢燃料电池汽车成本居高不小的主要原因是规模太小，只有早日形成万辆等级的生产，才能形成完整产业链，从而降低生产成本。这需要汽车制造企业、大型能源企业的投入，国家部门的牵头，公共服务用车与私人用车共同推广。也可以通过对燃料电池汽车关键零部件的优化，实现零部件的产业化，从而降低燃料电池的成本，进而降低整车成本。

6 结束语

作为新能源汽车的重要组成部分，氢燃料电池汽车对于能源以及整个汽车行业的发展提出了更高的要求。在汽车企业中要加快对氢燃料电池汽车技术的应用力度，进而为能源的节约、环境的保护以及资源利用率的提升做出贡献。针对当前我国氢燃料电池汽车在产业化发展过程中出现的问题，政府以及汽车行业需要采取有效地措施，加强对燃料电池汽车关键技术水平的提升以及相关配套基础设施的建设，从资金、技术、人才等多个方面为企业提供有效地帮助与支持，最终推动氢燃料电池汽车实现产业化的发展。