中国燃料电池汽车发展问题研究
1 前言
当前，全球能源、环境问题日益严重，世界各国都在积极寻求应对方案，在汽车领域大力推进新能源汽车的目的也正是如此。新能源汽车有不同的类型，其中，燃料电池汽车（Fuel Cell Vehicle，FCV）不仅能够在燃料上实现对燃油的完全替代，而且具有“零排放”、能量转换效率高、燃料来源多样并
可灵活取自于可再生能源等优势，因而被认为是实现未来汽车工业可持续发展的重要方向之一，也是解决全球能源和环境问题的理想方案之一[1-4]。
目前，燃料电池汽车技术尚不够成熟，但各国重视程度在不断提高，呈现出加大力度推进的态势[5-13]。日本、美国、
欧盟和韩国等都投入了大量资金和人力开展燃料电池汽车
的研究。丰田、本田、通用、福特、奔驰、现代等公司都已经开发出燃料电池车型并进行示范运行，进入初步应用阶段。对于中国来说，随着汽车保有量不断攀升，来自汽车产业的能源与环境压力不断增大：一方面，石油对外依存度逐年上升，已从本世纪初的26%增加至2016年的65%以上[14]，对能源安全构成了严峻挑战，实施能源替代迫在眉睫；另一方面，能源结构中化石能源居于绝对主体地位，环保压力巨大，优化能源结构同样刻不容缓。氢能热值较高，储量丰富，
来源多样，应用广泛，特别是具有极佳的环境友好度，代表着人类能源“脱碳入氢”、彻底避免碳排放的可能前景，是理想的长期替代能源候选对象之一。从氢能的应用角度看，燃料电池汽车是重点方向之一，如果氢能可以在规模庞大、影响广泛的汽车产业得到规模化的应用，必将产生深远影响。也就是说，发展燃料电池汽车对于改善中国能源结构、推动交通领域低碳转型以及提升重点产业国际竞争力和科技创
新力具有特殊的战略意义[15-16]。正因如此，在《中国制造2025》等纲领性文件中，中国政府对燃料电池汽车及其相关技术提出了明确的发展规划，重视程度不断提升。
有鉴于此，本文对燃料电池汽车核心技术、关键问题、发展现状等进行了梳理，特别分析探讨了中国燃料电池汽车产业的特点，并提出了现阶段有针对性的发展建议。
2 燃料电池汽车技术的应用进展
2.1 燃料电池汽车技术简介
燃料电池（Fuel Cell，FC）是一种以电化学反应方式将燃料（氢气）与氧化剂（空气）的化学能转变为电能的能量转换装置[4]。19世纪30年代，人们提出了燃料电池的初步构想。此后，随着技术的发展，不同级别的燃料电池问世，并逐步由军用推广至民用领域，如图1所示。自20世纪后半段开始，各大汽车厂商纷纷开展了燃料电池汽车的研究，其中尤其以日本最为领先。目前全世界已有多种高性能燃料电池汽
车产品，初步进入了商业化应用阶段。根据电解质的不同，燃料电池可分为碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，AFC）、质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEM?FC）、磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）、固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）等多种类型，其使用的燃料和适应的应用场景各有不同，其中质子交换膜燃料电池具有高比功率、可快速启动、无腐蚀性、反应温度低、氧化剂需求低等优势，是当前燃料电池汽车的首选。
图1 燃料电池及燃料电池汽车技术发展
燃料电池汽车以车载氢气为能量源，经燃料电池将氢气的化学能量转化为电能，再以电机驱动车辆行驶，显然，这涉及燃料电池汽车本身以及氢能供应两方面的全新内容。燃料电池汽车包括车载储氢系统、燃料电池系统、电驱动系统、整车控制系统和辅助储能装置等新元素；氢能供应则包括氢气从生产、储存、运输到加注、使用的全过程。
从整个产业链条看，燃料电池汽车的推广和应用涉及面广，无论对车辆本身还是对氢的制备、储运、应用等，都有较高要求。氢的制备主要包括煤气化制氢、水电解制氢、天然气重整气制氢、甲醇裂解制氢等工艺；氢的存储主要包括高压气态储存、固态氢化物储存、低温液氢储存等方式；相应地，
其运输方式主要包括车船运输和管道运输等；氢的应用层面，加氢站及其他基础设施的建设是未来发展的重点。而燃料电池汽车本身，则是机械、化学、材料、电控等诸多领域的交叉学科，如图2所示。各国正致力于逐步提高性能、降低成本，以加快推广应用[17-18]。
图2 燃料电池汽车产业链
2.2 各国燃料电池汽车技术及其产业化
基于燃料电池汽车的良好前景，各国对其的关注程度正在不断提升（见表1）。日本将氢能利用作为国家战略方向之一，对氢能及燃料电池相关产业的发展高度重视。政府、科研机构和企业对燃料电池及燃料电池汽车技术的开发和应用，持续进行了大量投入，丰田汽车公司研制的Mirai、本田汽车公司的Clarity，都是处于国际领先水平的燃料电池轿车产品。美国对燃料电池及燃料电池汽车技术的发展也较为重视，早在2005年，即已将氢能列入“主流能源”选择之一，并陆续发布了氢能与燃料电池计划。美国主要推动了燃料电池汽车在物料运输等特殊领域的应用，至2015年，已有34家企业8 000多辆燃料电池叉车投入运行，取得了较好的商业化推广，同时道路示范车辆也有一定应用[6]。欧盟在欧洲工业委员会和欧洲研究社团等组织的推动下，在燃料电池及燃料电池汽车方面开展了大量研究与示范应用，同时，对用于燃料电池和燃料电池汽车的资金投入、燃料电池车队推广项目以及加
氢站建设等进行了系统的规划。
表1 全球燃料电池汽车产业发展总览项目日本北美战略规
划日本再兴战略氢能源白皮书氢能/燃料电池战略发展路线图可持续交通能源计划美国燃料电池公共汽车计划（NFCBP）加州燃料电池伙伴计划（CAFCP）典型企业丰田本田日产基础设施（加氢站）[6]欧洲欧盟氢能路线图清洁能源计划2020年氢能与燃料电池发展计划欧洲城市清洁氢
能项目戴姆勒大众宝马代表产品2016年100座2025年建
成800座丰田Mirai轿车本田Clarity轿车UTC Ballard通用福特2016年68座2018年建成100座雪佛兰Equi?nox轿车UTC客车2016年50座2017年建成100座奔驰B级FCELL轿车戴姆勒Cita?ro FC客车
总体而言，燃料电池汽车正处在由技术研发向商业化推广过渡的阶段，各国对该技术的重视不断升温，投入持续增加。相比之下，日本政府对燃料电池及燃料电池汽车技术的推动力度更大，技术水平也更高，其先进的燃料电池乘用车车型已经初步实现了商业化，在燃料电池汽车领域走在了世界前列。
3 全球燃料电池汽车发展的共性问题
当前，燃料电池汽车尚未达到大规模推广应用的阶段，其根本问题在于关键技术还不够成熟。燃料电池汽车是涉及化学、材料、机械、电子等多个领域复杂技术的交叉载体，且所需
技术水平较高，并给技术成本带来了很大的挑战。例如，组成燃料电池单体的交换膜、催化层、渗透层、双极板对材料、工艺提出了极高要求；又如，燃料电池电堆的成组、系统的集成与控制等，都必须适应汽车运行中频繁变动的工况。正是由于关键技术尚未取得根本性突破，燃料电池汽车的推广还面临着几个重大瓶颈，这些共性问题制约着全球燃料电池汽车产业的快速发展。
3.1 成本
燃料电池的成本依然偏高，这是推广燃料电池汽车必须解决的首要问题。代表性的燃料电池汽车产品，如丰田Mirai售价6.9万美元（约合45万元人民币），本田Clarity售价6万美元（约合39万元人民币），远高于其他动力形式的同级别车辆。
造成燃料电池汽车高成本的主要原因在于燃料电池系统各部件成本较高，尤其是大量应用贵金属Pt的催化层。为了保证电池性能，燃料电池各部件都有其特别要求（见表2），目前虽有各种应对方法，但始终无法避免较高的成本增量。因此，高性能、高可靠性、低成本的燃料电池组件，已成为燃料电池技术发展的重要方向。
表2 燃料电池各部件要求及应对技术部件应对技术成本交换膜要求导电性好化学稳定性高热稳定性高强度/柔韧性好反应气体透气率低湿度保持多孔材料、碳纳米管与全氟磺酸
树脂复合的增强膜等较高催化层Pt用量低导电性好电化学稳定性高催化性能非常高扩散层强度/柔韧性好合适的孔结构导电性/导热性好亲水疏水性合适一般双极板导电性/导热性好强度/柔韧性好气密性好电化学稳定性高Pt合金催化剂改进催化剂载体非Pt催化剂优化制备方法，利用形貌控制提高催化剂活性支撑层微孔层设计支撑层：多孔碳布/碳纸微孔层：导电炭黑憎水剂石墨碳板复合双极板金属双极板（车用燃料电池适用）较高
美国能源部（Department of Energy，DOE）对燃料电池汽车的成本问题进行了系统分析，对整车、电堆、电池层层分解，得出了各部分成本的具体比例[19]，如图3所示。根据DOE的研究，目前燃料电池系统成本已从2006年的每千瓦120美元（约合790元人民币）降低到了每千瓦55美元（约合360元人民币，假定达到50万台规模），未来通过技术进步和更大批量生产，还有望进一步降低成本，实现每千瓦30美元（约合200元人民币）的长期目标。中国燃料电池系统的实际成本目前约为每千瓦5 000元人民币，差距明显，不过中国也制定了2030年达到每千瓦200元人民币的目标，则与美国DOE的预估接近。
图3 燃料电池汽车成本构成[19]
另据美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge Nation?al Laboratory）估计[20]，在形成20 000辆规模的前提下，燃
料电池汽车的整车成本有望达到约48 000美元（约合315 000元人民币），其中燃料电池系统约占一半，即24 000美元（约合157 000元人民币）左右。而如果考虑储氢系统、辅助电池等，整个燃料电池动力总成的成本高达36 200美
元（约合237 000元人民币），占总成本的75%以上。
从目前的情况来看，尽管有所改善，但燃料电池动力系统的高昂成本，仍然使其与其他动力形式相比处于明显的竞争劣势，这是燃料电池汽车大规模推广的最大瓶颈。
3.2 耐久性
车用燃料电池的耐久性是制约其商业化的主要技术挑战之一，对于乘用车而言，目前普遍认可的指标是在性能衰减10%的水平下运行5 000 h。近年来，世界各大汽车厂商积极致
力于燃料电池技术研究，使电池耐久性有了较大提升，但距理想的商业化目标仍有一定差距。DOE的研究报告指出[19]，自2006年以来，美国燃料电池乘用车平均耐久性已由1 000 h逐步提升至约2 500 h，同时，单车最佳耐久性纪录提升更快，2015年有车辆达到5 605 h的连续运行纪录。在商用车方面，近期的耐久性目标为18 000 h。美国UTC公司示范
的大型客车是长寿命燃料电池系统的典型案例，在2010年
该示范性商用车已连续运行7 000 h，到2015年已在实际路况条件下运行19 000 h[21]。目前，中国燃料电池轿车寿命不足2 000 h，客车的寿命约为3 000 h，明显低于国外先进
水平。总体来看，车用燃料电池耐久性正不断提升，逐步接近商业化目标。
提高耐久性的关键技术在于控制燃料电池性能衰减，而性能衰减的主要影响因素是车辆运行工况的频繁变动。目前主要从两方面解决此问题：一方面，通过对动力系统与控制策略的优化，避开不利条件或减少不利条件的存在时间，以达到延缓衰减的目的；另一方面，继续发展新材料技术，包括用于催化剂及载体、聚合物膜、双极板等的关键材料，以满足苛刻的车用工况，提升耐久性。具体来讲，提高耐久性的重点技术包括：电极材料的催化剂活性研究、交换膜的传导能力提升；电堆的水、热、汽控制；燃料电池系统的构型设计与优化、稳定工况控制、启停机策略、动力电池匹配等。在这些方面，中国都存在一定差距。
3.3 基础设施
完善的基础设施同样是燃料电池汽车大范围推广的前提。有资料显示，一座加氢站的投入大约为2 000万元，大大高于加油站的建设成本，其中约60%的成本用于站点维持[22]。因此，现阶段加氢站的建设和运营必须依靠政府的财政补贴。加氢站氢源方面，包括水电解制氢、质子交换膜水解制氢、天然气现场重整、外供氢等，需要因地制宜，选取合理方式。如表1所示，至2016年，日本已在东京、大阪等城市建设了100座加氢站，北美建有68座加氢站，欧洲建有50座加
氢站，中国则仅有6座。这些加氢站仅能满足示范应用需要，如要实现真正规模化的商业推广，还需更进一步的投入和建设。因此，燃料电池汽车的快速发展有赖于氢能基础设施的超前部署，当前各国政府纷纷制定了各自的加氢站建设规划，正在逐步加大对基础设施的投入。
3.4 氢能产业链的系统规划
为实现燃料电池汽车的大规模推广，除了加氢环节外，还必须有“制氢-运氢-储氢-用氢”全产业链的完善配套设施。同时，需要对氢能产业链的每个环节都进行深入研究和分析，站在全生命周期的角度评价和控制氢能利用的整体效益，例如采取碳排放较高的制氢和运氢方式，可能导致氢能利用在整体上并不节能环保。目前针对各种制氢方法、运输方式等都有一些研究工作[23-27]，但从“制氢-运氢-储氢-用氢”全过程视角出发，研究全局性的设计与规划尚不多见。此外，当前虽有较成熟的制氢技术，如甲醇裂解制氢、煤气化制氢、水电解制氢等方式，但大都是针对工业用氢。针对未来车载氢能的大规模制备、储运和使用，还需进一步研究：氢的储运就有多种技术路线可以选取，包括高压氢瓶储存、金属氢化物储存和车船运输、管道运输等，最适合车用的氢能储运方式尚不明确；未来还需要考虑制氢的低成本化、低污染化、低能耗化，开发可再生能源制氢技术、探索如何降低电解水的能耗与成本可能成为未来的重要方向。总之，燃料电池汽车
的推广，实际上是氢能在汽车产业大规模应用的问题，唯有对整个氢能产业链和汽车产业链进行综合评估和系统规划，方能在实现推广目标的同时真正满足社会的多元需求。
4 中国燃料电池汽车发展现状及差距分析
4.1 中国燃料电池汽车产业的发展现状
在国家“863”计划“十五”电动车重大科技专项、“十一五”节能与新能源汽车重大项目、“十二五”及“十三五”电动车关键技术与系统集成等重大项目的支持下，通过产学研联合研发团队的攻关，中国燃料电池汽车技术取得了一定的进展，初步掌握了燃料电池电堆和关键材料、动力系统与核心部件、整车集成和氢能基础设施等核心技术，基本建立了具有自主知识产权的燃料电池轿车及城市客车动力系统技术平台，也初步形成了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC变换器、驱动电机、储氢系统等关键零部件的配套研发体系，并具备了百辆级燃料电池汽车及其动力系统的生产能力[6]。
当前，中国已有3款燃料电池客车、5款燃料电池轿车样车推出，并先后在北京奥运会、上海世博会、全球环境基金与联合国发展计划署（GEF/UNDP）共同支持的燃料电池城市客车商业化示范活动、新加坡青奥会等开展了示范运行。基础设施方面，中国建有加氢站6座，分别位于北京、上海、郑州等地。制氢方面，中国主要采用煤气化制氢，小规模的分散用氢主要靠甲醇蒸汽重整、水电解和氨气裂解等方式提
供，而未来的发展方向则是可再生能源制氢以及化石能源的高效清洁利用。
总体而言，中国燃料电池汽车产业尚处于起步阶段，仅有少量企业进行了开发示范样车的尝试，但后续量产计划并未跟进，没有形成前后接续、有序推进的态势。
4.2 中国燃料电池汽车产业的主要差距与自身特点
经过多年的发展，与国际先进水平相比，中国燃料电池汽车在整车总体布置、动力性、氢气消耗量等基本性能方面已经差距不大，在动力系统的集成和控制方面也有明显进步，但在关键材料及工艺、关键零部件、整车集成以及耐久性等方面，仍有明显差距[6]，如表3所示。总体上，核心组件如质子交换膜、催化剂、碳纸、碳布、膜电极、双极板等，中国虽进行了基础研发及小规模量产，但其性能、成本与国外先进水平相比均有不足。国外已可实现关键零部件的大规模生产，中国多处在试生产、小规模生产阶段。集成技术的差距，使中国燃料电池发动机功率明显低于国际水平，例如，中国典型燃料电池轿车的电池功率约为35～50 kW，而国际先进水平可达90～100 kW。
与此同时，中国燃料电池汽车产业有其自身特点，切实把握这些“独特”属性，才能有效地梳理出最适宜的发展策略。第一，发展起步晚，地域性强。中国于20世纪90年代开始关注燃料电池技术，至2000年左右才开展燃料电池汽车方面
的研究，与世界先进国家相比，技术积累相对薄弱。同时，中国的燃料电池相关产业集中在东南沿海地区，如在如皋、佛山等城市发展相对迅速，内陆地区则相对迟缓，呈现出地域性明显的特征。第二，产业链条不够完整。由于尚处在基础研发和初步应用阶段，燃料电池先进技术更多由研究机构和高等院校掌握，而这些单位往往不具备氢能产业化应用的条件和能力，特别是在汽车这样复杂且涉及面广的产品上。相比之下，中国燃料电池企业以及整车企业的竞争力普遍较弱，从基础研发到推广应用的产业链尚未完全打通。第三，商用车发展相对较快。相较于燃料电池乘用车，中国已有宇通客车、福田客车、金龙客车等厂商对燃料电池商用车进行了多年开发，研制了多代样车，并进行了示范应用，具备了一定的技术基础。第四，政府更为关注纯电动车的发展。目前纯电动车是中国新能源汽车的主要战略方向，得到了大量的政策倾斜和资金投入，相比之下，更需前瞻投入的燃料电池汽车并未获得区别于电动车的特殊政策支持。也可以说，未来燃料电池汽车在中国的良好发展，首先需要政府给出清晰的定位和明确的方向。
表3 国内外燃料电池汽车技术差距[28]技术分支催化剂国内现状铂载量约1.1 g/kW，0.6 mg/cm2仅有小规模生产交换膜碳纸/碳布技术水平有差距，开发出复合膜尚未量产试生产阶段双极板尚无实用化数据膜电极组件电堆总成国际水平
铂载量[16]达到0.19 g/kW，0.15 mg/cm2已进入大规模生产阶段技术水平较高，由均质膜向复合膜发展进行了大规模生产、垄断已进入流水线生产导电率达到100 S/cm抗弯强度约34 MPa成本控制在每千瓦5～10美元（33～66元人电流密度达到2.5～3.0 A/cm2动态工况寿命达到9 000 h 成本控制在每千瓦16美元（105元人民币）体积功率密度3.0 kW/L以上轿车车载工况寿命2 500 h以上商用车车载工况寿命12 000 h以上总成成本每千瓦22美元（144元人民币）电流密度约1.5 A/cm2动态工况寿命约3 000 h成本约每千瓦2 000元人民币体积功率密度约1.1 kW/L轿车车载工况寿命小于3 000 h[6]商用车车载工况寿命约12 000 h[6]总成成本每千瓦5 000元人民币[6]
总之，除全球燃料电池汽车产业面临的共性瓶颈外，中国燃料电池汽车的加快推广还必须克服目前明显的技术差距，并有效结合自身特点，这在客观上增加了燃料电池汽车产业在中国发展的困难和变数。但从推行能源多元化、降低风险的角度出发，同时考虑到氢能作为未来主要能源候选对象的战略地位，中国不宜忽视燃料电池及其在汽车领域应用的技术研发与产业化推进，必须采取适宜措施，有针对性、有计划地予以重点实施。
5 中国燃料电池汽车的发展策略建议
5.1 中国发展燃料电池汽车的战略定位
首先，必须站在全球产业升级和能源革命的大背景下审视燃料电池汽车。当前，全球能源与环境压力与日俱增，各国汽车节能减排的步伐不断加快，发展新能源汽车已呈大势所趋。各国一方面不断加严燃油消耗法规，另一方面持续加大对新能源汽车支持力度，以谋求交通领域的可持续发展。以日本丰田、本田、德国大众等为代表的多家全球顶级汽车企业更相继宣布了停产传统燃油车的时间表，这意味着推进新能源汽车、实现汽车电气化成为了公认的发展趋势。目前新能源汽车有两大主要发展方向，即纯电动车与燃料电池汽车。全球汽车强国都致力于这两类电驱动车型的开发，包括乘用车和商用车。不仅纯电动车，燃料电池乘用车和商用车也不断有新产品问世。这对致力于建设汽车强国的中国是战略选择的很好参照。
其次，必须充分理解中国作为全球第一汽车大国，发展新能源汽车战略需求的迫切性。一方面，中国石油对外依存度逐年攀升，2016年已超过65%，能源安全成为事关国运的重
大挑战；另一方面，日益严重的雾霾引发全民关注，履行低碳承诺和改善环境质量已是中国最大的政治任务之一。汽车产业作为石油消耗大户，自然应承担重要责任。也就是说，中国亟需在能力所及的范围内，以最快速和最有效的手段，加紧普及新能源汽车，以早日实现能源替代和碳排放降低。正是从这种战略需求出发，中国选择了以全面推动电动车为
主的新能源汽车发展策略，这也是权衡电动车和燃料电池汽车发展状态后做出的选择。先从基础设施建设角度分析，中国地域辽阔，如果同时承担加油站、充电站、加氢站建设，投入将非常巨大，且难以配置充足的资源（尤其是大型城市稀缺的土地资源），可行性较低。而比较充电站和加氢站，前者相对成熟，正处在快速普及的状态，后者尚有技术和成本等问题需要解决，且制氢、运氢和储氢都还有很多技术及产业化难题。显然，优先布置充电站更为现实。再就电动车和燃料电池汽车本身来看，相比于燃料电池汽车，电动车更接近于大规模产业化：第一，从全球来看，电动车更加成熟，像日产、特斯拉等公司的电动车产品已经有不错的销量。相比之下，即使最为领先的日企，虽然陆续推出了燃料电池量产车型，但产量都非常有限。近期一直以“混合动力燃料电池”为技术路线的丰田汽车也公布了量产电动车的计划，这种战略调整说明，丰田也认识到就当前快速推进新能源汽车的需求而言，电动车是无法跨越的。第二，电动车能源供给相对方便，电网相关基础设施已十分完善，各国的充电基础设施也在加速发展中，相反，高效的制氢路径尚在探索中，并无大量“现成”的氢能可供利用。第三，中国自身电动车水平基本与世界同步，而如前所述，燃料电池汽车技术则相对落后。由此可见，相比于发展燃料电池汽车，聚力发展电动车更是快速获得节能减排收益的有效手段。
最后，必须深刻地理解燃料电池汽车的战略价值，尽管“发展有侧重、推进有先后”的新能源汽车普及策略无可厚非，但这并不意味着可以忽略燃料电池汽车。作为新能源汽车的重要发展选项和未来汽车动力可能的终极解决方案之一，燃料电池汽车在中国汽车强国的版图中绝非可有可无，而是必不可少，其先天具有的零排放、高能效、大里程等优势，是电动车无法比拟的。实际上，人类未来的能源格局极有可能“脱碳入氢”，而燃料电池汽车恰与此方向匹配，从这个意义上讲，在能源革命的深度上，燃料电池汽车是超过电动车的。更重要的是，中国必须坚持“能源多元化”的战略。因此，任何以发展电动车为理由忽视燃料电池汽车投入的观点都是不可
取的。面对燃料电池汽车落后于人的局面，中国更要在大力发展电动车的同时，同步对燃料电池汽车进行战略储备、前瞻布局和切实投入。不仅是商用车，也包括乘用车，都必须努力紧跟世界先进水平，以免出现战略误判和关键短板。5.2 中国燃料电池汽车产业的发展策略
前文已阐明燃料电池汽车对于中国能源和汽车产业的重要性，而要在总体落后的情况下，以相比电动车次要的投入，快速推进燃料电池汽车的技术进步和产业发展，就更需要科学精准的发展路径以及相关方面的有效协同。为此，本文经过认真梳理和研究分析，提出了中国燃料电池汽车产业的三大发展策略：即商用车先导、政府持续支持、企业认真储备。
a.中国发展燃料电池汽车应选择商用车作为重点方向和战略突破口。
从全球共性问题和情况看，主要有以下几个方面的考虑：首先，燃料电池成本高昂，如果搭载于成本承载力相对有限的乘用车上，很难获得与其他动力车型相近的成本竞争力；其次，燃料电池汽车面临加氢基础设施的制约，但其续航里程长的特点，特别适合大型商用车（如长途货车、客车）的应用场景，而为保障固定用途、点对点移动的长途商用车，只需定点建设少量加氢站即可，对基础设施的依赖就可大为降低；最后，采用以动力电池供能的纯电动商用车，虽然同样可以满足环保要求，但为满足较长续航里程和较大载重量必须搭载大量电池，不仅成本上并不划算，而且运载大量电池移动本身也与节能环保相悖。也就是说，对于大型商用车而言，电动车是性价比较低的新能源技术选项，而燃料电池汽车恰可弥补其短。再从中国自身特点和情形分析：第一，相比乘用车，中国商用车的节能减排技术水平更低，商用车保有量远小于乘用车，但油耗和排放都更甚于乘用车，为此在商用车领域推广新能源的紧迫性更强，而燃料电池可能是更适合商用车的新能源汽车技术；第二，中国市场规模巨大、地域差异明显，如前文所述，中国燃料电池汽车产业也呈现出地域性强的特色，因地制宜地选择合适的局部区域，以氢能综合利用为战略方向，导入全功率燃料电池商用车，就有
足够的市场容量，具有获得快速发展的现实可行性；第三，中国在燃料电池商用车方面的差距小于乘用车，如能切实以商用车为先导推进燃料电池汽车，不仅可以助力汽车节能减排整体目标的实现，而且完全可以通过打造燃料电池商用车平台，先行培育产业链，推进产业化，并为未来燃料电池乘用车的推广做好技术储备。
b.政府应给予燃料电池汽车以充分重视和持续支持。
本文建议政府应从五个方面入手，支持燃料电池汽车的技术攻关和产业发展。其一，必须明确肯定燃料电池汽车的战略定位，作为新能源汽车的重要技术路径和未来汽车动力可能的终极解决方案之一，燃料电池汽车不是可有可无，而是不容有失。中国当前选择以电动车为突破口加快发展新能源汽车无可非议，但国家同时必须有力支持燃料电池汽车的技术研发和产业化，包括全功率的燃料电池乘用车，因为作为汽车大国，我们承受不起未来汽车动力源可能发生突变带来的战略风险，理应加紧推进、认真储备，力争抢占先机。其二，必须进行前瞻布局，系统规划重点区域。既要避免各地都只关注电动车而忽视燃料电池汽车，也要避免燃料电池汽车的重复投入，更要保证真正具有优势条件的区域及企业得到有针对性的重点扶持。其三，通常新兴产业的形成、发展和成熟都要经历从“政府主导”到“准市场过渡”再到“市场主导”的
轨迹，而当前以及今后相当一段时间内，由于技术成熟度不
足，燃料电池汽车都将继续处在“政府主导”阶段，为此政府
必须持续给予直接的支持，包括投入基础研发、财政补贴产品和基建、扶持重点企业以及开展示范工程等。其四，必须加紧出台并不断完善相关政策保障体系，确保氢能的生产供给、车辆的研发制造、基础设施的建设运营等不同环节都有据可依，从而能够有序开展相关工作。其五，要认真总结电动汽车前期推广的经验与教训，确保在燃料电池汽车的基础研发及产业化推广上少走弯路。
c.企业应将燃料电池汽车作为未来动力技术的重要选项，认真评估，有效储备。
对于企业来说，应根据自身实际情况，将燃料电池汽车作为重要的技术选项，纳入未来节能减排技术路线的综合评估之中，进行相应的技术攻关与储备，并积极推动燃料电池汽车的产业化发展。必须强调的是，燃料电池汽车商业化的核心还是关键技术的进步。根据本文的梳理，建议企业可按以下重点方向进行技术攻关，以促进燃料电池汽车加快走向大规模应用：第一，基础技术研发，包括燃料电池核心材料和燃料电池过程机理研究，如新型低铂或非铂催化原理及催化剂、高化学和机械稳定性固体电解质开发、单电池综合仿真技术、燃料电池电热分布分析、空气杂质的影响、电堆“气水电热”
多重耦合特性研究等；第二，集成技术研发，包括应用于燃料电池系统层级的集成技术和应用于整车层级的集成技术；
燃料电池客车发展情况及技术发展趋势一、燃料电池汽车政策分析 《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策方的通知》（财建(2015)134号）中明确：“2017-2020年，除燃料电池汽车外，其他车型补助标准适当退坡”，明确了国家对燃料电池汽车产业发展的支持态度。而《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中提出，要系统推进燃料电池汽车研发与产业化，到2020年，实现燃料电池汽车批量生产和规模化示应用。 在财政补贴层面，国家也给予了大力支持，包括整车补贴、加氢站补贴、免征购置税以及运营补贴等。其中，整车补贴额度从20万到50万每辆不等，一个加氢站则补贴400万元，运营补贴中，燃料电池客车补贴为6万元/辆/年。 二、氢燃料电池产业链概述 氢燃料电池汽车产业链包括制氢、储氢、运氢、加氢、应用（燃料电池汽车/有轨电车）等环节。 氢气制造一般是通过将化石原料、化工原料、工业尾气、可再生能源以及水等经过处理来获取，每种获取途径其成本和环保属性都不同。中国目前主要通过工业尾气处理以及电解水来制氢。长河认为，对于燃料电池来说，现在配套基础设施还有待进一步完善，需要政府以及行业机构以及专家尽快推进立法和相应的技术标准予以规。
长河表示，制氢的方法和方案比较多，而目前燃料电池汽车使用最大瓶颈和最大的障碍是缺乏加氢站。据其统计，截止到2013年底，全球加氢站只有228座，对于我国来说，我国真正投入商业化、用于燃料电池的加氢站只有两座，仅仅限于国比较大的城市，就是和，处于示运营阶段，与国外说的氢高速公路，也就是一条高速公路有多个加氢站相比，差距比较大。 在整个氢燃料电池产业链中，氢燃料电池发动机处于绝对的核心地位，氢燃料经过发动机转化为电能应用到终端。长河表示，目前制约中国燃料电池汽车发展的瓶颈，就是氢燃料电池发动机。虽然国有不少高校和相应科研机构以及企业，在就燃料电池发动机技术展开相应研究和示性运营应用，但是氢燃料电池发动机核心技术，这两年通过评估，能够达到产业化或者达到工业化应用的，核心技术仍然掌握在国外企业手中。
氢燃料电池汽车行业调研分析报告 摘要—— 该氢燃料电池汽车行业调研报告仅针对xx区域分析，时间2016-2017年度。 目前，区域内拥有各类氢燃料电池汽车企业980家，从业人员49000人。截至2017年底，区域内氢燃料电池汽车产值176532.90万元，较2016年148797.12万元增长18.64%。产值前十位企业合计收入76279.72万元，较去年63661.93万元同比增长19.82%。 ...... 过去，我们习惯性地将拉丁美洲、东欧和亚洲大部分地区看做低成本地区，而将美国、西欧和日本看作高成本地区。现今，这已是一种过时的世界观了，工资、技术效率、能源成本、利率和汇率，以及其他因素年复一年的细微变化，悄悄地但也极大地影响了“*”图谱。近十年来，全球的要素价格都不同程度出现上涨，但数字并不是其中关键，重要的是有没有与业绩挂钩，与利润相比，要素价格的上涨是否合理？遗憾的是，“*”的下降已经导致(甚至继续导致)令人悲观的制造业投资回报率。加上隔在科技创新与市场回报之间的玻璃墙，全球制造业将持续面临悲观前景。
第一章宏观环境分析 一、宏观经济分析 1、过去一年，国际环境扑朔迷离，复杂多变，国内发展任务繁重，异常艰巨。我们能够确保经济运行处于合理区间，经济结构调整出现积极变化，实现经济社会持续稳步发展，说到底，与全面深化改革取得重大进展密不可分。一年来，行政体制改革、财税体制改革、户籍制度改革、国有企业混合所有制改革、央企负责人薪酬制度改革、考试招生制度改革、司法体制改革等亮点频频；一批与经济社会密切相关的商品和服务价格有序放开，进一步激发了市场活力；持续推进的简政放权措施和“负面清单”管理，极大地激发了全民创业兴业和带动就业的内在动力。 2、当前经济运行稳中有变，经济下行压力有所加大，部分企业经营困难较多，长期积累的风险隐患有所暴露。对此要高度重视，增强预见性，及时采取对策。当前我国经济形势是长期和短期、内部和外部等因素共同作用的结果。我国经济正在由高速增长阶段转向高质量发展阶段，外部环境也发生深刻变化，一些政策效应有待进一步释放。 二、宏观产业政策
国内燃料电池汽车发展现状分析正文目录 在政策支持方面，我国政府也非常重视燃料电池汽车等清洁汽车技术的发展。《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出：“增强汽车工业自主创新能力，加快发展拥有自主知识产权的汽车发动机、汽车电子、关键总成及零部件。鼓励开发使用节能环保和新型燃料汽车”。2006年2月，国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》将“低能耗与新能源汽车”和“氢能及燃料电池技术”分别列入优先主题和前沿技术。在国家《节能中长期专项规划》及相应的十大重点节能工程中，强调要“发展混合动力汽车、燃气汽车、醇类燃料汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车等清洁汽车”。国家发展和改革委员会与科学技术部共同向社会公布的《中国节能技术政策大纲》中同样也强调要“研究电动汽车等新型动力”。“九五”和“十五”期间，国家都把燃料电池汽车及相关技术研究列入科技计划，国家863计划和973计划都设立了许多与此相关的科研课题。“十五”国家重大科技专项之一的“电动汽车专项”将燃料电池汽车列为重要内容，国家投人近9亿元。“十一五”国家继续支持“节能与新能源汽车”，包括燃料电池汽车的研究。 在技术现状方面，1998年，清华大学研制出中国第一辆燃料电池汽车，其燃料电池由北京富源燃料电池公司提供；1999年北京富源燃料电池公司与清华大学合作开发出燃料电池乘用车；2001年，北京绿能公司与清华大学和北京工业学院合作，研制出以燃料电池为动力的出租车、客车和12个座位的公共汽车；2004年，国家甲醇燃料汽车示范工程在长治正式启动并通过了国家验收；2005年，上海神力科技有限公司研制的绿色燃料电池游览车投入试运，总行驶里程达1.2万公里，无故障运行时间达2000小时；2006年，由同济大学等单位共同研发“超越三号”燃料电池轿车在第八届“比比登清洁能源汽车挑战赛”中表现抢眼，四项比赛评分均为“A”，并在两个单项比赛中获得第一。 我国燃料电池汽车研发采用了与国际同领域权威单位不同的技术路线，开发出了独具特色的能量混合型和功率混合型两种燃料电池混合动力系统，具有电——电混合、平台结构、模块集成的技术特征，燃料经济性高于国外同类样车特别是纯燃料电池驱动模式样车，轿车和客车两种车型节氢效果均十分显著，现已经成为国际上主流构型。新一代的燃料电池汽车动力平台也已经基本建立。 在产业化目标方面，我国燃料电池电动汽车产业化目标是，2006～2010年期间，通过示范运行，找出薄弱环节，攻克技术难关，实现燃料电池电动汽车的小批量试制；2010～2020年，争取燃料电池电动汽车的批量生产；2020～2030年，我国电动汽车整体技术水平要基本与国际电动汽车水平相当，并且实现燃料电池电动汽车的大批量生产。 在燃料电池汽车的实际应用方面，我国于2003年与2007年分别启动了两期燃料电池公共汽车商业化示范项目。该项目是中国政府、全球环境基金(GEF)和联合国开发计划署(UN—DP)共同支持的项目，由科技部、北京市、上海市共同组织实施，目的是为了降低燃料电池公共汽车的成本，借助在北京和上海两市进行的燃料电池公共汽车和供氢设施的示范，加快其技术转化。北京市、上海市各采购6辆燃料电池公共汽车，进行示范运行。2008年北京奥运会，基于上海大众领驭平台的燃料电池轿车作为我国首款燃料电池轿车进入国家汽车产品公告，20辆领驭燃料电轿车为奥运会提供交通服务，运行总里程超7.6万km。
（二零一二年十二月） 2020-2025年中国氢燃料电池汽车行业新市场开拓策略研究报告 可落地执行的实战解决方案 让每个人都能成为 战略专家 管理专家 行业专家 ……
报告目录 第一章企业新市场开拓策略概述 (6) 第一节研究报告简介 (6) 第二节研究原则与方法 (7) 一、研究原则 (7) 二、研究方法 (7) 第三节研究企业新市场开拓策略的重要性及意义 (9) 一、重要性 (9) 二、研究意义 (9) 第二章市场调研：2018-2019年中国氢燃料电池汽车行业市场深度调研 (11) 第一节氢燃料电池汽车行业概述与定义 (11) 一、行业概述 (11) 二、燃料电池汽车定义 (12) 第二节燃料电池汽车的发展现状和趋势 (13) 一、国际发展现状 (13) 二、国内发展现状 (15) 三、国内外政策比较 (16) （一）欧洲：促进“交通与氢能”融合，持续稳定支持产业发展 (17) （二）美国：大力投资发展 (17) （三）日本：领航燃料电池发展，政策多举并进 (17) （四）中国：政府大力支持产业发展，地方政府为氢能发展保驾护航 (18) 第三节2018-2019年我国氢燃料电池汽车行业国内外专利情况分析 (19) 一、国家层面 (19) （1）专利数量：日本遥遥领先，中国位居第三 (19) （2）技术优势：日本全面领先，专利强国各关键技术发展均衡 (20) （3）国际布局：日本重视国际市场，中国以本国市场为主 (21) （4）国内专利国家布局：国内机构数量领先，国外专利整体质量较高 (22) 二、竞争机构层面 (22) （1）国际专利申请人：汽车产业相关公司占比较大，产业技术趋于垄断 (22) （2）中国专利申请人：本土机构具备相当实力，中国专利申请人布局较分散 (23) 第四节燃料电池汽车产业链分析 (24) 一、燃料电池配套产业链结构 (25) 二、燃料电池核心技术产业链 (26) （一）燃料电池发动机 (27) （二）质子交换膜 (27) （三）反应催化剂 (28) （四）电解质 (28) （五）双极板 (28) 三、燃料电池配套产业链结构 (29) 四、制氢 (30) （1）常用的制氢技术路线 (30) （2）主流制氢源自于传统能源的化学重整 (31)
燃料电池电动汽车发展现状与前景 随着社会的进步和人员移动性增强，全球汽车需求 量快速增长，迄今世界上的汽车保有量达到创纪录的10 亿 辆以上且还在不断大幅增长，使得基于传统的内燃机 Internal Combustion Engine ，ICE )汽车的轻量化与节能减排等技术进步难以降低汽车燃料的消耗和减少污染物的排放。2020 年之前温室气体(Greenhouse Gas ，GHG) 排放在1990 年水平基础上下降20% 的任务日益艰巨。如果再不采取有效措施，公路交通运输车辆的GHG 温室气体排放将会持续不断增长。通过研讨纯电动汽车( Battery Electric Vehicle ，BEV ）、混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle HEV )、或燃料电池电动汽车( Fuel Cell Vehicles ，FCVs ； Fuel Cell Electric Vehicles ，FCEVs ）等多种类型的电动汽车( Electric Vehicle ，EV )技术[3-5]有望明确实现节能减排 的理想途径。自1966 年通用汽车推出了世界上第1 款燃料电池电动汽车GMC Electrovan ，尤其是本田在1999 年推出了世界上第1 台商用的燃料电池电动汽车FCX-V4 以来，世界上EV 电动汽车型号不断丰富和租赁销售量明显增长，太、北美和欧洲成长为全球EV 电动汽车重要的新车研发制造和租赁销售市场，2014 年全世界的EV 电动汽车销售量达到34.6 万辆以上，年增长率达到86% 。
燃料电池是一种高效、清洁的电化学发电装置，近年来 得到国内外高度重视，成为最被看好的可用于替代汽油和柴 油等传统的 ICE 内燃机发动机技术的先进新能源汽车技术。 日本政府希望其到 2020 年的 FCVs 燃料电池汽车销量达到 500 万辆，再通过 10 年的研发推广实现全面普及 FCVs 燃 料电池汽车。 美国政府在 2003 年投入 12 亿美元大力推进氢 技术和燃料电池技术，其中重要项目之一就是美国能源部 Department of Energy ， DOE ）在北加州、南加州、密歇 展的氢技术和基础实施验证与示范综合工程，吸引了 Hyundai-Kia/Chevron 、 DaimlerChrysler/BP 、 Ford/BP 和 GM/Shell 等多家汽车制造 /能源供应商参与。 美国能源部大力推进氢经济和燃料电池技术，尤其是商 业化推广应用方面取得显著进展，比如目前高容量和低容量 燃料电池制造成本分别为 55 美元 /kW 和 280 美元 /kW[6] ， 汽车燃料电池 2014 年的制造成本自 2006 年下降 50% 并自 2008 年以来进一步下降 30% 以上（基于高容量电池制造） 这必将带动创造工作岗位、投资机会和可持续、安全的能源 供应。为了在 2020 年前争取把欧盟建立成一个具有全球领 先水平的燃料电池 （Fuel Cell ，FC ）系统和氢能源 （Hydrogen Energy ，HE ） 经济的巨大市场，欧盟高度重视燃料电池技术 和氢能源技术并把之视作能源领域的战略高新技术大力推 根州东南部、大西洋区中部和佛罗里达州中部等 5 个区域开 f It 步
2020年中国燃料电池汽车行业发展现状分析大规模量产可 显著实现降本提效 大规模量产可显著降低燃料电池成本 2019年中国燃料电池汽车产销量分别达2833辆和2737辆，其中N2车型产量占比过半，12月份国内FCV(燃料电池汽车)产量规模占全年一半左右。 2019年我国氢燃料电池装机量为128.1MW，同比增长140.5%2上半年，企业装机功率集中在30-45kW之间，而下半年企业装机功率多为45-60kW之间。美国能源局研究显示，大规模量产可显著降低燃料电池成本。 1、2019年中国燃料电池汽车产销量分别达2833辆和2737辆 中国汽车工业协会发布的数据显示，2019年，我国燃料电池汽车产销分别完成2833辆和2737辆，同比分别增长85.5%和79.2%。从2016年到2019年，国内燃料电池汽车销量逐年增加。或受到疫情影响，截止至2020年1-5月中国燃料电池汽车产销分别完成309辆和322辆，同比分别下降44.1%和40.9%。 目前，国内氢燃料电池汽车保有量超6000辆，已达成《节能与新能源汽车技术路线图》中到2020年实现5000辆燃料电池汽车规模的阶段性目标。预计2020年能达1万辆，超先前预期。
2、2020年12月中国燃料电池汽车集中放量 其中2019年12月国内FCV(燃料电池汽车)产量规模占全年一半左右，12月放量主要是因为： 1)氢燃料电池汽车在11月份及之前完成生产，12月份获得生产合格证; 2)氢燃料电池汽车国补迟迟未出，企业为避免补贴政策在2020年出现大变化，集中于2019年年底完成当年燃料电池汽车生产计划; 3)各地政府在2019年年底和2020年年初集中释放订单需求，各车企为保障订单供应而提前生产，集中于2019年年底完成订单交付。如佛山386辆燃料电池汽车采购项目，常熟20辆氢燃料电池汽车交付。 3、N2车型产量占比过半 2019年N2车型产量占比为55.37%，其次为M3车型，占比34.06%。M1类车型(没有产出。由于中国明确了商用车先行先试的路线，FCV乘用车停滞了。2017年以来，中国没有一辆FCV乘用车产出。
宜宾职业技术学院 毕业论文 题目：燃料电池汽车现状与发展趋势 系部现代制造工程系 专业名称新能源汽车技术专业 班级新能源汽车 11201 班 姓名* * 学号201210388 指导教师王诗平 2014 年09 月25 日
浅析燃料电池汽车现状与发展趋势 摘要 随着汽车的发展，传统汽车工业的可持续发展面临着环境污染和能源短缺的双重压力。改变汽车动力系统已成为必然之势，而燃料电池汽车的发展则成为重中之重。本文从燃料电池汽车的研究背景入题，综合介绍了燃料电池系统和燃料电池汽车系统的组成与工作原理、国内外的技术现状、全面发展的优势和发展中所面临的问题以及对发展趋势的分析。 关键词：燃料电池；燃料电池汽车；汽车结构；节能环保
目录 1前言 (1) 2燃料电池汽车的结构原理 (3) 2.1 燃料电池系统的组成和工作原理 (4) 2.2 燃料电池汽车的系统组成和工作原理 (6) 2.2.1 燃料电池单独驱动汽车动力系统 (7) 2.2.2燃料电池混合动力汽车动力系统 (8) 2.3 典型的燃料电池汽车结构 (10) 3燃料电池汽车的现状分析 (15) 3.1 国外燃料电池汽车的现状 (15) 3.1.1 美洲燃料电池汽车的现状 (16) 3.1.2 欧洲燃料电池汽车的现状 (16) 3.1.3 亚洲燃料电池汽车的现状 (17) 3.2 我国燃料电池汽车的现状 (17) 3.3 国内外技术现状的对比分析 (19) 3.3.1 燃料电池汽车整车集成技术 (19) 3.3.2 燃料电池汽车发动机技术 (20) 3.3.3 高压储氢系统技术 (22) 3.4 燃料电池汽车与纯电动汽车的对比分析 (22) 4 燃料电池汽车发展趋势的分析 (23) 4.1 燃料电池汽车的发展优势 (23) 4.2 燃料电池汽车发展所面临的问题 (23) 4.3 燃料电池汽车的发展趋势 (24) 5 总结 (27) 致谢 (28) 参考文献 (29)
国内外政策不断释放，燃料电池汽车处于爆发前夕 1、主要发达国家和我国都对燃料电池汽车提出了积极的发展规划 世界主要发达国家积极推进氢能和燃料电池产业发展。日本、美国、韩国、欧洲等国家 氢燃料电池汽车的研发与商业化应用发展迅速，各国均制定了燃料电池行业中长期发展规划并 投入巨额补贴，日本由于其自身的资源匮乏，甚至将发展氢能和燃料电池技术提升到了国家战 略层面。 表7:海外主要发达国家燃料电池汽车发展规划（辆） 国家2017 2020 2022 2025 2028 2030 美国4,500 13,000 40,000 1,000,000 日本2,400 40,000 200,000 800,000 法国250 5,000 20,000-50,00 荷兰41 2,000 韩国81,000 1,800,000 国内政策对燃料电池汽车持续加强战略支持。我国自2002年起即确立了以混合动力汽车、 纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以多能源动力总成控制系统、驱动电机和动力电池为 “三横”的电动汽车“三纵三横”研发布局。从2012年的节能与新能源汽车产业发展规划起， 持续加强对于燃料电池汽车的战略支持与产业引导。各项科技发展规划或纲要明确提出加强燃 料电池电堆、发动机及其关键材料核心技术研究，提出重点围绕燃料电池动力系统等 6 大创 新链进行任务部署，支持燃料电池全产业链技术攻关。在财政补贴方面，2016-2020年持续实 施燃料电池汽车推广应用补助政策，根据 2020 年发布的后续通知，将对燃料电池汽车的购置 补贴调整为选择有基础、有积极性、有特色的城市或区域，重点围绕关键零部件的技术攻关和 产业化应用开展示范，中央财政将采取“以奖代补”方式对示范城市给予奖励。 表8:2016-2020燃料电池新能源汽车推广应用财政支持政策
国外燃料电池汽车发展现状（转贴） －－2010年世界上氢燃料电池汽车时代序幕早已拉开 2010-04-15 11:59 关键字：燃料电池汽车燃料电池车燃料电池技术 当前在可用于替代汽油和柴油发动机的技术中，最被看好的是燃料电池技术。燃料电池汽车具有安静、高效和零污染（或低污染）排放的特点，同时续驶里程完全可以和内燃机汽车相媲美，具有结束内燃机汽车百年统治地位的潜力。但各国政府在对研发燃料电池技术上也存在分歧，在支持力度上也各不相同。 （下图：通用为宜家制造的“氢动3号”燃料电池示范车）
在日本，日本经济产业省前几年就对燃料电池汽车开发与推广制定了时间表，其战略目标是：到2020年,日本使用的燃料电池汽车达到500万辆；到 2030年，要全面普及燃料电池汽车。近期，日本又计划在 5 年内斥资 2090 亿日元开发以天然气为原料的液体合成燃料技术、车用电池，以及氢燃料电池科技。 在美国，燃料电池电动车曾被美国前总统布什作为“氢经济”论的“法宝”大肆宣传，但2006年2月他已改变了腔调，承认燃料电池电动车“不是近期的解决方法，也不是中期的解决方法，而确实是远期的方法”。在布什第二任总统任期的后3年里，“氢经济”论在美国已气息奄奄，燃料电池的研发重点已转向了基础性研究。2009年5月，美国政府正式宣布停止支持燃料电池电动车的研发。 美国燃料电池汽车FreedomCAR协作计划 美国燃料电池汽车FreedomCAR协作计划是美国政府 于2002年初提出的一项由美国能源部与美国汽车研究理 事会（USCAR）合作开发经济上可承受的氢气燃料电池汽车技术及相关氢气供应基础设施技术的合作研发项目。美国
燃料电池汽车项目 可行性研究报告 xxx集团
第一章项目概况 一、项目概况 （一）项目名称 燃料电池汽车项目 近年来，能源安全问题和环保压力愈发凸显，全球各国都在大力推动新能源汽车发展。纯电动汽车和插电混动汽车因技术相对简单而获得了快速发展，燃料电池汽车相较于纯电动汽车，具有续驶里程更高、加氢速度快等特点，但技术难度高，已经成为各国和龙头车企接下来产业化发展的重点方向之一。 （二）项目选址 某临港经济技术开发区 场址选择应提供足够的场地用以满足项目产品生产工艺流程及辅助生产设施的建设需要；场址应具备良好的生产基础条件而且生产要素供应充裕，确保能源供应有可靠的保障。 （三）项目用地规模 项目总用地面积49504.74平方米（折合约74.22亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数58.79%，建筑容积率1.01，建设区域绿化覆盖率7.38%，固定资产投资强度166.75万元/亩。
（五）土建工程指标 项目净用地面积49504.74平方米，建筑物基底占地面积29103.84平 方米，总建筑面积49999.79平方米，其中：规划建设主体工程32810.84 平方米，项目规划绿化面积3687.99平方米。 （六）设备选型方案 项目计划购置设备共计168台（套），设备购置费4370.39万元。 （七）节能分析 1、项目年用电量412444.25千瓦时，折合50.69吨标准煤。 2、项目年总用水量24696.55立方米，折合2.11吨标准煤。 3、“燃料电池汽车项目投资建设项目”，年用电量412444.25千瓦时，年总用水量24696.55立方米，项目年综合总耗能量（当量值）52.80吨标 准煤/年。达产年综合节能量21.57吨标准煤/年，项目总节能率27.80%， 能源利用效果良好。 （八）环境保护 项目符合某临港经济技术开发区发展规划，符合某临港经济技术开发 区产业结构调整规划和国家的产业发展政策；对产生的各类污染物都采取 了切实可行的治理措施，严格控制在国家规定的排放标准内，项目建设不 会对区域生态环境产生明显的影响。 （九）项目总投资及资金构成
研究燃料电池电动汽车动力传动系统关键技术 ,蓄电池为辅助能量来源。汽车需要的功率主要由燃料电池提供。可以说, 车用燃料电池的选取,对于燃料电池汽车的性能至关重要。 本文介绍了燃料电池汽车动力传统技术发展概况,围绕燃料电池电动汽车动力传动拓扑架构、多源系统管理和动力系统配置与仿真优化技术等关键技术开展 了详细论述。 2动力传动系统拓扑构架设计 燃料电池汽车的运行并不是一个稳态情况,频繁的启动、加速和爬坡使得汽车动态工况非常复杂。燃料电池系统的动态响应比较慢,在启动、急加速或爬陡坡时燃料电池的输出特性无法满足车辆的行驶要求。在实际燃料电池汽车上,常常需要使用燃料电池混合电动汽车设计方法,即引入辅助能源装置(蓄电池、超级 电容器或蓄电池十超级电容器)通过电力电子装置与燃料电池并网,用来提供峰 值功率以补充车辆在加速或爬坡时燃料电池输出功率能力的不足。另一方面,在汽车怠速、低速或减速等工况下,燃料电池的功率大于驱动功率时,存储富余的 能量,或在回馈制动时,吸收存储制动能量,从而提高整个动力系统的能量效率。2.1直接燃料电池混合动力系统结构 直接燃料电池混合动力系统式结构中采用的电力电子装置只有电机控制器,燃料电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口。如丰田的FCHV-4[16], FIAT-Elettra[17]和日产X-TrailFCV[12]等都采用这种类似的结构设计。 辅助动力装置扩充了动力系统总的能量容量,增加了车辆一次加氢后的续驶里程;扩大了系统的功率范围,减轻了燃料电池承担的功率负荷。许多插电混合的 燃料电池汽车也经常采用这样的构架,美国Ford 公司Edge Plug-in 燃料电池轿车和GM 公司Volt Plug-in 燃料电池车[18]。这种插电式混合动力汽车将有效的减
10.16638/https://www.doczj.com/doc/fc18679721.html,ki.1671-7988.2019.16.012 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） 摘要：随着我国经济的高速发展，汽车的生产量和销售量也在快速增加，随之而来的则是石油资源的日益紧缺和环境问题的日益突出，使得汽车新技术将开发新的能源作为主要的发现方向。在这一背景下，氢燃料电池汽车也应运而生，并且得到了广泛地关注。然而由于受到多种因素的制约，导致氢燃料电池汽车的发展依然存在着诸多问题亟待解决。基于此，文章从新能源背景下出发，对我国氢燃料电池汽车的发展前景以及产业化趋势进行了深入的探究，为其进一步的发展提出了具备实效性的建议。 关键词：氢燃料电池汽车；发展现状；产业化 中图分类号：U461.8 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2019)16-31-03 Development status and industrialization of hydrogen fuel cell automobile in china Yang Zibin ( Xinyang V ocational and Technical College, Automotive and Mechanical and Electrical Engineering College, Hennan Xinyang 464000 ) Abstract:With the rapid development of China's economy, the production and sales of automobiles are also increasing rapidly, which is followed by the increasing shortage of petroleum resources and the increasingly prominent environmental problems, which makes the development of new automotive technologies take the development of new energy as the main direction of discovery. In this context, hydrogen fuel cell vehicles have also emerged and received wide attention. However, due to the constraints of various factors, the development of hydrogen fuel cell vehicles still has many problems to be solved. Based on this, this paper makes an in-depth study on the development prospect and industrialization trend of hydro -gen fuel cell vehicles in China from the background of new energy, and puts forward some effective suggestions for their further development. Keywords: hydrogen fuel cell vehicle; status of development; industrialization CLC NO.: U461.8 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2019)16-31-03 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 作者简介：杨自斌，助教，硕士研究生，就职于信阳职业技术学院 汽车与机电工程学院，研究方向：汽车检测与维修技术。 31
中国燃料电池汽车发展问题研究 1前言 当前，全球能源、环境问题日益严重，世界各国都在积极寻求应对方案，在汽车领域大力推进新能源汽车的目的也正是如此。新能源汽车有不同的类型，其中，燃料电池汽车 ( Fuel Cell Vehicle ，FCV )不仅能够在燃料上实现对燃油的完全替代，而且具有“零排放”、能量转换效率高、燃料来源多样并可灵活取自于可再生能源等优势，因而被认为是实现未来汽车工业可持续发展的重要方向之一，也是解决全球能源和环境问题的理想方案之一[1-4] 。 目前，燃料电池汽车技术尚不够成熟，但各国重视程度在不断提高，呈现出加大力度推进的态势[5-13] 。日本、美国、欧盟和韩国等都投入了大量资金和人力开展燃料电池汽车的研究。丰田、本田、通用、福特、奔驰、现代等公司都已经开发出燃料电池车型并进行示范运行，进入初步应用阶段。对于中国来说，随着汽车保有量不断攀升，来自汽车产业的能源与环境压力不断增大：一方面，石油对外依存度逐年上升，已从本世纪初的26% 增加至2016 年的65%以上[14]，对能源安全构成了严峻挑战，实施能源替代迫在眉睫；另一方面，能源结构中化石能源居于绝对主体地位，环保压力巨大，优化能源结构同样刻不容缓。氢能热值较高，储量丰富，来源多样，应用广泛，特别是具有极佳的环境友好度，代表着人类能源“脱碳入氢”、彻底避免碳排放的可能前景，是理想的长期替代能源候选对象
之一。从氢能的应用角度看，燃料电池汽车是重点方向之一，如果氢能可以在规模庞大、影响广泛的汽车产业得到规模化的应用，必将产生深远影响。也就是说，发展燃料电池汽车对于改善中国能源结构、推动交通领域低碳转型以及提升重点产业国际竞争力和科技创新力具有特殊的战略意义[15-16] 。正因如此，在《中国制造2025 》 等纲领性文件中，中国政府对燃料电池汽车及其相关技术提出了明 确的发展规划，重视程度不断提升。有鉴于此，本文对燃料电池汽车核心技术、关键问题、发展现状等进行了梳理，特别分析探讨了中国燃料电池汽车产业的特点，并提出了现阶段有针对性的发展建议。 2燃料电池汽车技术的应用进展 2.1燃料电池汽车技术简介燃料电池（Fuel Cell ，FC ）是一种 以电化学反应方式将燃料（氢气）与氧化剂（空气）的化学能转变为电能的能量转换装置[4] 。19 世纪30 年代，人们提出了燃料电池的初步构想。此后，随着技术的发展，不同级别的燃料电池问世，并逐步由军用推广至民用领域，如图1 所示。自20 世纪后半段开始，各大汽车厂商纷纷开展了燃料电池汽车的研究，其中尤其以日本最为领先。目前全世界已有多种高性能燃料电池汽车产品，初步进入了商业化应用阶段。根据电解质的不同，燃料电池可分为碱性燃料电池( Alkaline Fuel Cell ，AFC )、质子交换膜燃料电池( Proton Exchange Membrane Fuel Cell ,PEM?FC )、磷酸燃料电池(Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC )、熔融碳酸盐燃料电池 (Molten Carbonate Fuel
第26卷第6期Vo l.26,No.6 滨州学院学报 Journal of Binzho u University 2010年12月Dec.,2010 氢燃料内燃机车与氢燃料电池车 应用前景比较 收稿日期:2010-09-25 基金项目:滨州学院科研基金项目(BZXY G1003) 第一作者简介:尚明伟(1981-),男,河南开封人,助教,硕士,主要从事氢燃料内燃机的燃烧与优化控制研究,E O mail:shang mingw ei415@163.co m. 尚明伟,崔 鹏,石爱平 (滨州学院自动化系,山东滨州256603) 摘 要:综述了国内外氢燃料内燃机车和氢燃料电池车的研究现状及发展趋势,并对二者的应用前景进行了比较.通过比较找出了二者的区别和联系,得出了氢燃料内燃机车是氢燃料电池车的过渡产品,氢燃料电池车是最终的发展方向这一结论. 关键词:氢燃料内燃机车;氢燃料电池车;应用前景比较 中图分类号:TK 91 文献标识码:A 文章编号:1673-2618(2010)06-0108-05 0 引言 当前,化石燃料(石油、煤、天然气等)日益枯竭,其价格也日益攀升,世界各国都开始实行能源多样化战略,加大新能源研发力度.而在各种新能源中,太阳能、风能不稳定,氢能源是目前最有可能实现实用的新能源.据相关调查显示,2004年至2008年,工业化国家在氢能领域的开发投入年均递增20.5%,各国对氢能实际利用的开发硕果累累,下一次工业革命的幻想也似乎越来越逼真[1]. 氢能源具有资源丰富、来源多样、环保性高、可再生性强等优点,可以同时满足资源、环境和持续发展的要求,这是其他能源所不能比拟的.因此可以说,氢能是人类未来的能源[2]. 氢作为车用能源有两种主流的转化方式.一种是以现有车用内燃机为基础的燃用氢的车用发动机;另一种是以质子交换方式的车用燃料电池发动机[3].近几年来随着技术的突破,氢燃料内燃机车和氢燃料电车都得到了迅速发展,一跃成为汽车行业注目的焦点,它们正在开启并引领一个新的汽车革命时代. 1 氢燃料内燃机 氢燃料汽车使用的是在传统内燃机的基础上加以修改后可以直接用氢为燃料进行燃烧,产生动力的内燃机.氢燃料燃烧产物只有水和氮氧化物,不会产生颗粒、积碳等,从而大大减少了发动机的磨损,减轻了润滑油被污染的程度,可以认为是发动机最清洁的燃料.燃氢汽车不污染环境,是一种环境友好的绿色交通工具.国内外为此展开了技术竞赛,都想在这一领域独占鳌头.1.1 国外氢燃料内燃机车发展概况 国外对氢燃料内燃机车的研究起步比较早.早在19世纪中期,人们就开始对用氢来作为发动机的燃料发生兴趣.到20世纪初,该项研究取得一些进展.英国学者Ricardo 和Burstoll 第一次认真全面研究了氢发动机,两人用了20年对氢发动机的燃烧和工作过程进行了详细的研究[4].20世纪80年代以来,由于国际石油价格上涨,人们开始对氢内燃机投入更多的热情.日本、美国和德国等国家开展了大量的研究工作,其中以日本武藏工业大学与尼桑公司于1990年合作研制成功的/武藏汽车0
我国燃料电池汽车发展现状及未来建议 2012-06-04 大力发展新能源汽车是应对全球能源短缺和环境污染的重大战略举措。在众多的新能源汽车中，燃料电池汽车因其具有零排放、效率高、燃料来源多元化、能源可再生等优势而被认为是未来汽车工业可持续发展重要方向，是解决全球能源问题和气候变化理想方案，因此，世界主要国家和组织投入大量资金用于燃料电池汽车关键技术攻关。目前，国际燃料电池汽车现已进入技术与市场示范阶段。在国际竞争日趋激烈环境中，随着技术研发和试验考核不断深入，我国燃料电池汽车面临着发展后劲不足，技术创新突破难、产业化基础薄弱、专业人才缺乏等难题，严重阻碍了我国燃料电池汽车技术进步，因此，我国要抓住新能源汽车战略性新兴产业培育和发展的政策机遇，发挥政策引导作用，聚焦重大、重点突破燃料电池汽车关键技术和共性技术，稳步推进燃料电池汽车技术进步。 一、国外燃料电池汽车发展现状 长期以来，世界各国政府和主要汽车集团都高度重视燃料电池汽车研发，投入大量资金用于燃料电池汽车及氢能研发、试验考核和市场培育。继在第六框架计划中拿出大量资金用于燃料电池汽车和氢能研究，2009年，欧盟批准燃料电池和氢能技术项目行动计划，计划 从欧盟第七框架计划中拿出4.7亿欧元，持续资助燃料电池汽车及基础设施技术研发。德国政府高度重视燃料电池汽车及氢能研发，交通部、环境署、经济部等部门联合启动燃料电池及氢能国家创新计划，拟与企业联合资助14亿欧元，用与燃料电池汽车、氢能等关键技术研发，以确定德国在燃料电池汽车领域的国际领先地位和竞争力。以经产省为代表的日本政府高度重视并持续开展燃料电池汽车和氢能开发，在过去30年时间内先后投入上千亿日元用于燃料电池汽车和氢能的基础科学研究、技术攻关和示范推广。隶属于经产省的燃料电池商业化组织(FCCJ)先后与2009年7月和2010年7月发布了《燃料电池汽车和加氢站2015年商业化路线图》，明确指出2011年-2015年开展燃料电池汽车技术验证和市场示范，随后进入商业化示范推广前期。为落实燃料电池汽车在日本的推广，2011年1月，包括丰田、本田、尼桑三大汽车厂商在内的日本13家汽车和能源企业共同签订协议，决定在东京、大阪、名古屋和福冈四大都市圈的市区和高速公路上建立100座加氢站，并通过完善设计、改善生产 技术等方法大幅降低燃料电池汽车生产成本，培育燃料电池汽车市场。美国政府对燃料电池汽车支持在布什任职期间达到顶峰，在奥巴马政府期间，美国能源部宣布从美国振兴计划
目录 一、政策与前景：燃料电池重卡大势所趋 二、发展阶段：原型车阶段，降本是关键 三、产业化：我国有望10年内实现总持有成本平价 四、尼古拉：燃料电池重卡先行者 五、投资建议 六、风险提示
2018年各类型汽车氮氧化物排放分担率 2018年各类型颗粒物排放分担率 汽车0.9% 微卡 重卡2018年保有量为711万辆，占总汽车保有量的3.1%，但却是氮氧化物和颗粒物的主要排放来源，是污染治 理的重点，降低重卡排放迫在眉睫
国六重型车a 、b 阶段各车型实施日期 2019年7月1日启，重点地区提前实施国六 重卡2021年7月1日起正式实施国六排放标准第一阶段。国六a 阶段作为过渡阶段，排放标准为国五阶段最严数 值，国六b 则完全落实各项实验最严要求。重点区域于2019年7月1日提前实施国六。
根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》，氢能将成为中国能源体系重要组成部分，2050年能源体系中占比约10%，氢气需求量达6000万吨，加氢站10000座以上，FCV产量达520万辆/年，发展前景广阔 中国氢能源及燃料申池发展目标 产业目标2019（现状）2020-2025（近期目标）2026-2035（中期目标）2036-2050（远期目标）氢能源占比（%） 2.70% 4% 5.90% 10% 加氢站（座）23 200 1500 120000 燃料电池车（万辆）0.2 5 130 500 固定式电源/电站（座）200 1000 5000 20000 燃料电池系统（万套） 1 6 150 550
中国是全世界最大的氢气生产及消费市场，中国巨大的氢燃料市场规模受益于多年来相关的政策支持及激励措施，并于2019年正式写入政府工作白皮书。 我国氢气产量（万吨）我国政府重视氢能的发展 2500 2000 1500 1000 500 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
中国燃料电池汽车发展问题研究 1 前言 当前，全球能源、环境问题日益严重，世界各国都在积极寻求应对方案，在汽车领域大力推进新能源汽车的目的也正是如此。新能源汽车有不同的类型，其中，燃料电池汽车（Fuel Cell Vehicle，FCV）不仅能够在燃料上实现对燃油的完全替代，而且具有“零排放”、能量转换效率高、燃料来源多样并 可灵活取自于可再生能源等优势，因而被认为是实现未来汽车工业可持续发展的重要方向之一，也是解决全球能源和环境问题的理想方案之一[1-4]。 目前，燃料电池汽车技术尚不够成熟，但各国重视程度在不断提高，呈现出加大力度推进的态势[5-13]。日本、美国、 欧盟和韩国等都投入了大量资金和人力开展燃料电池汽车 的研究。丰田、本田、通用、福特、奔驰、现代等公司都已经开发出燃料电池车型并进行示范运行，进入初步应用阶段。对于中国来说，随着汽车保有量不断攀升，来自汽车产业的能源与环境压力不断增大：一方面，石油对外依存度逐年上升，已从本世纪初的26%增加至2016年的65%以上[14]，对能源安全构成了严峻挑战，实施能源替代迫在眉睫；另一方面，能源结构中化石能源居于绝对主体地位，环保压力巨大，优化能源结构同样刻不容缓。氢能热值较高，储量丰富，
来源多样，应用广泛，特别是具有极佳的环境友好度，代表着人类能源“脱碳入氢”、彻底避免碳排放的可能前景，是理想的长期替代能源候选对象之一。从氢能的应用角度看，燃料电池汽车是重点方向之一，如果氢能可以在规模庞大、影响广泛的汽车产业得到规模化的应用，必将产生深远影响。也就是说，发展燃料电池汽车对于改善中国能源结构、推动交通领域低碳转型以及提升重点产业国际竞争力和科技创 新力具有特殊的战略意义[15-16]。正因如此，在《中国制造2025》等纲领性文件中，中国政府对燃料电池汽车及其相关技术提出了明确的发展规划，重视程度不断提升。 有鉴于此，本文对燃料电池汽车核心技术、关键问题、发展现状等进行了梳理，特别分析探讨了中国燃料电池汽车产业的特点，并提出了现阶段有针对性的发展建议。 2 燃料电池汽车技术的应用进展 2.1 燃料电池汽车技术简介 燃料电池（Fuel Cell，FC）是一种以电化学反应方式将燃料（氢气）与氧化剂（空气）的化学能转变为电能的能量转换装置[4]。19世纪30年代，人们提出了燃料电池的初步构想。此后，随着技术的发展，不同级别的燃料电池问世，并逐步由军用推广至民用领域，如图1所示。自20世纪后半段开始，各大汽车厂商纷纷开展了燃料电池汽车的研究，其中尤其以日本最为领先。目前全世界已有多种高性能燃料电池汽