董祥國(guó) 尹立強(qiáng)

摘要：因?yàn)榇髿馕廴竞蜏厥倚?yīng)的影響，世界各國(guó)對(duì)汽車提出了節(jié)能減排的要求，在此背景下氫燃料電池專用車得到了進(jìn)一步的發(fā)展。本文從實(shí)際出發(fā)論述了氫燃料電池專用車的現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：氫燃料電池專用車;現(xiàn)狀;趨勢(shì)

引言

“十三五”以來，國(guó)家層面相繼出臺(tái)了《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016-2030年）》等多項(xiàng)政策措施，加快自主技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化的導(dǎo)向清晰明確，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

2020年，《中華人民共和國(guó)能源法（征求意見稿）》《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》《新時(shí)代的中國(guó)能源發(fā)展》白皮書等相繼發(fā)布，進(jìn)一步明確了國(guó)家對(duì)發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的支持。

截至2020年底，我國(guó)超過50個(gè)地方政府發(fā)布了氫能發(fā)展相關(guān)的規(guī)劃、實(shí)施方案、行動(dòng)計(jì)劃等，規(guī)劃加氫站數(shù)量超千座、燃料電池車數(shù)量達(dá)幾十萬輛，產(chǎn)值規(guī)模達(dá)萬億。

1、燃料電池在汽車上的應(yīng)用

我國(guó)作為全球最大的汽車消費(fèi)國(guó)，新能源汽車發(fā)展具有巨大的市場(chǎng)潛力。2021年烏海市計(jì)劃投入50臺(tái)氫燃料電池公交車。氫燃料電池公交車最大的特點(diǎn)就在于“零污染、零排放”，采用了氫燃料電池對(duì)車輛進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，加注氫氣作為電池燃料，車輛行進(jìn)過程中生成水，再以液態(tài)水的狀態(tài)排放出來，無色無味，沒有任何污染。它與純電動(dòng)公交相比，續(xù)航里程更長(zhǎng)，加裝一次氫氣可滿足公交車一天的運(yùn)營(yíng)。

2021年1月，青島市首條氫能源公交運(yùn)行線開通儀式在青島西海岸新區(qū)舉行。氫能源公交車的氫燃料能量轉(zhuǎn)化過程不涉及燃燒，無機(jī)械損耗，能量轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)物僅為電、熱和水蒸氣，無其它污染性排放物存在，運(yùn)行平穩(wěn)，無振動(dòng)和噪音，對(duì)減少大氣污染、改善城市環(huán)境和降低能源消耗等有著重要意義。

2、燃料電池

2.1、燃料電池種類

在當(dāng)前的商業(yè)應(yīng)用中，燃料電池是實(shí)現(xiàn)氫能規(guī)模普及的重要途徑，質(zhì)子交換膜燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池是3種主流的燃料電池技術(shù)路線。

質(zhì)子交換膜燃料電池具有工作溫度低、啟動(dòng)快、比功率高等優(yōu)點(diǎn)，適用于交通和固定式電源領(lǐng)域，成為現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外主流的應(yīng)用技術(shù)。國(guó)內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈還未實(shí)現(xiàn)全面布局，核心零部件技術(shù)仍有待突破。質(zhì)子交換膜燃料電池使用鉑及其合金作為催化劑，其高昂的成本制約燃料電池的規(guī)模量產(chǎn)和商業(yè)化推廣，在我國(guó)尚處實(shí)驗(yàn)研究階段。

質(zhì)子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池是我國(guó)燃料電池技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化比較集中的兩類。雖然我國(guó)目前燃料電池電堆與關(guān)鍵材料、動(dòng)力系統(tǒng)與核心部件部分技術(shù)指標(biāo)接近國(guó)際先進(jìn)水平，但仍有許多核心技術(shù)指標(biāo)較為落后且工程化、產(chǎn)業(yè)化水平低，與日本、韓國(guó)等技術(shù)相對(duì)成熟的國(guó)家存在一定差距。

2.2、燃料電池的應(yīng)用

燃料電池目前在交通領(lǐng)域的應(yīng)用最具潛力，另外在儲(chǔ)能、軍事等領(lǐng)域也有應(yīng)用。氫燃料電池車輛的研發(fā)已在日美韓等國(guó)廣泛開展并投入市場(chǎng)，美國(guó)燃料電池汽車擁有量占世界50%，單燃料電池物流車就擁有25000輛;日本的豐田、本田，韓國(guó)的現(xiàn)代等著名車企都推出了各自的燃料電池汽車。由于氫能在我國(guó)工業(yè)化起步較晚，整體水平尚與發(fā)達(dá)國(guó)家存在差距，所以中國(guó)的氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)同樣處于起步階段，市場(chǎng)化程度較低，一些關(guān)鍵零部件和材料仍依賴進(jìn)口。而一些氫能源技術(shù)較發(fā)達(dá)國(guó)家雖然氫燃料電池汽車市場(chǎng)化程度較高，但受采購(gòu)量限制，應(yīng)用程度普遍較低。

3、我國(guó)氫燃料電池專用車發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析

目前，燃料電池商用車為主要產(chǎn)業(yè)化方向，較乘用車應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯。燃料電池商用車由于對(duì)空間要求低，對(duì)質(zhì)量能量密度要求高，是更適用氫燃料電池的重要發(fā)展方向。在燃料電池商用車領(lǐng)域，公交車、輕型和中型卡車一直處于應(yīng)用前沿。目前國(guó)內(nèi)燃料電池汽車發(fā)展的主要產(chǎn)業(yè)化方向也集中在商用車領(lǐng)域，我國(guó)在《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》中計(jì)劃2020年實(shí)現(xiàn)在特定地區(qū)公共服務(wù)領(lǐng)域小規(guī)模示范應(yīng)用燃料電池汽車5000輛;2025年在城市私人用車、公共服務(wù)用車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大批量應(yīng)用，達(dá)到5萬輛規(guī)模;2030年在私人乘用車、大型商用車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模商用化推廣，達(dá)到百萬輛規(guī)模。未來規(guī)模化有望降低成本，商用車過渡到乘用車將打開萬億級(jí)市場(chǎng)空間。

購(gòu)車消費(fèi)者在選擇車型時(shí)所帶來的影響。在現(xiàn)實(shí)生活中，來自各階層的消費(fèi)者在購(gòu)買汽車時(shí)，會(huì)對(duì)車型性價(jià)比進(jìn)行綜合考量，而本研究中未對(duì)此類因素進(jìn)行重點(diǎn)考慮。續(xù)航里程較長(zhǎng)且燃料填充時(shí)間較短是FCV的優(yōu)勢(shì)，將有利于其未來的發(fā)展。

（2）采用新技術(shù)及新服務(wù)。在本分析中并未考慮未來的共享服務(wù)及自動(dòng)駕駛技術(shù)所帶來的影響。當(dāng)上述技術(shù)得以充分普及時(shí)，各汽車的續(xù)航里程及行駛時(shí)間會(huì)相應(yīng)增加，成本相對(duì)較高的FCV也有其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。

（3）從經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行考慮，本文提到的世界能源系統(tǒng)模型是1類僅以能源供需為研究對(duì)象的局部均衡模型。因此，先對(duì)車型進(jìn)行選擇會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)總體及各工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生一定影響。研究人員通過均衡性分析，能研究出FCV在附加價(jià)值產(chǎn)出領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，以此為FCV的普及進(jìn)程產(chǎn)生重要推動(dòng)作用。

結(jié)語

現(xiàn)階段燃料電池還處在研發(fā)階段，上海燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)有限公司、重慶宗申技術(shù)開發(fā)研究有限公司、山推工程機(jī)械股份有限公司等企業(yè)，以及浙江大學(xué)、重慶大學(xué)等一些高等學(xué)校研究機(jī)構(gòu)都有燃料電池叉車相關(guān)專利儲(chǔ)備，并且在持續(xù)研究燃料電池的應(yīng)用包括在工程機(jī)械上的應(yīng)用。目前燃料電池技術(shù)主要的應(yīng)用還是基本上在乘用車和公交車上，也沒有大面積鋪開，但是燃料電池作為新形勢(shì)能源，對(duì)環(huán)境零污染，以后也將會(huì)在其他領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。工程機(jī)械雖然總體數(shù)量占比較少，但是其也是能源消耗大戶，工作時(shí)間持續(xù)長(zhǎng)的特點(diǎn)使得純電在其上的應(yīng)用受到了限制，所以，將來燃料電池在工程機(jī)械上的應(yīng)用也將會(huì)越來越多。

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