楊自斌

（信陽職業(yè)技術(shù)學院汽車與機電工程學院，河南 信陽 464000）

引言

隨著我國綜合國力的提升，人民生活水平的提高，我國汽車的生產(chǎn)量和保有量快速增加，這對于能源的巨大需求和大氣污染的治理是一項艱巨的挑戰(zhàn)，氫燃料電池汽車以其環(huán)保、無污染等特征再次出現(xiàn)在人們的視野，并得到了廣泛地關(guān)注?，F(xiàn)如今很多國家已經(jīng)開始進入到產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展階段，加強對氫燃料電池汽車的發(fā)展前景和產(chǎn)業(yè)化研究具備很強的現(xiàn)實意義及價值。

1 氫燃料電池汽車的基礎設施及技術(shù)標準

1.1 氫燃料能源的基礎設施

作為氫燃料電池汽車運行的重要保障，加氫站等基礎設施的數(shù)量以及規(guī)模在氫燃料電車汽車的推廣中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。現(xiàn)階段，在全球范圍內(nèi)約有322 座加氫站處于正常運營狀態(tài)，目前大多數(shù)的加氫站位于日、美、德等國家。我國目前建成的加氫站數(shù)量相對來說很少，主要是為燃料電池汽車的技術(shù)研發(fā)提供服務，還無法滿足產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需求。隨著對燃料電池汽車研發(fā)的不斷投入，我國正在計劃新增更多的加氫站，以滿足對于氫燃料的相關(guān)需求。

1.2 氫燃料電池汽車的技術(shù)標準

隨著環(huán)境問題的日益突出，氫能源作為一種清潔無污染的能源，在汽車行業(yè)中得到了廣泛地關(guān)注，我國氫燃料電池汽車已經(jīng)建立起了一套科學完善的標準化體系，包括：最高車速、用電安全保障、車身結(jié)構(gòu)強度、車輛抗電磁干擾性能以及耐久性等等。這些已經(jīng)被列入到標準化體系當中。對照從標準化體系中引申出的9 級評價模型，現(xiàn)階段我國所處的等級均比較低。氫燃料電池汽車整體技術(shù)水平僅為TRL7 級，而電池系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的核心零部件等級都處于TRL3～TRL4 級，其它的如質(zhì)子交換膜處在TRL6 級，電極材料處在TRL7 級。

2 我國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化存在的問題

首先是生產(chǎn)成本較高。當前，氫一般來源于天然氣以及沼氣，另外還可以借助電解水將氫和氧進行分離而獲取氫氣，對于電能而言則是需要借助煤或者是核反應堆發(fā)電來產(chǎn)生。因此在獲取氫的同時必然需要消耗其他的能源，如果使用煤炭、天然氣、沼氣等碳氫燃料來制取氫氣，則會對空氣造成一定的污染；使用風力以及太陽能雖然可以避免環(huán)境污染的問題，但是也需要面臨著高額的成本費用；其次，氫燃料的存儲極為不便，很容易產(chǎn)生諸如泄露或者是氣化等問題，在實際使用中回火、早燃甚至是爆燃等問題還亟待解決。這也就要求儲存氫燃料的材料必須具備高安全性、吸/放氫速率快、長壽命以及低成本的特點；最后是相關(guān)配套設施的缺失導致氫經(jīng)濟的發(fā)展受限?，F(xiàn)階段對于加氫站的建設手續(xù)比較復雜、建設的成本費用較高、整體覆蓋率極低，在建設進度上和西方發(fā)達國家還存在明顯的差距。

3 我國氫燃料電池汽車現(xiàn)狀

3.1 電池系統(tǒng)

通過對相關(guān)數(shù)據(jù)進行抽樣，發(fā)現(xiàn)氫燃料電池汽車的動力性能測試占整體比重的百分之五十，這也就反映出我國汽車行業(yè)更加注重對汽車動力系統(tǒng)的研發(fā)工作；對于氫燃料電池汽車的安全性、耐久度以及零部件性能的測試只有整體比重的百分之十一左右。這也反映出我國相關(guān)研發(fā)機構(gòu)和車企當前在安全性及零部件性能上的研發(fā)與測試還處在起步階段。我國氫燃料電池汽車在動力系統(tǒng)方面的技術(shù)還不夠成熟，特別是在動力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)上以及平臺設計上的集成度較低；并且與動力系統(tǒng)以及零部件設計相匹配的經(jīng)驗較少，與國外的先進技術(shù)之間差距比較明顯。

3.2 燃料電池汽車電堆

我國燃料電池汽車電堆的獲得主要由兩種形式：一種是從國外進口，一種是自己生產(chǎn)。國外進口的電堆，相對來說技術(shù)水平較高，不過對應的采購費用也比較高；而國內(nèi)相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)的電堆雖然成本相對較低，但是其耐久度以及安全等性能有待考究。

3.3 燃料電池汽車核心零部件

我國氫燃料電池汽車關(guān)鍵零部件材料近些年在快速發(fā)展，例如催化劑、膜電極以及質(zhì)子交換膜等，與國際水平相比，之間的差距在快速縮短。由于我國氫燃料電池催化劑的研發(fā)起步較晚，在氫燃料電池材料級的使用方面還存在比較明顯的差距，需要加大相關(guān)的研發(fā)力度。

4 我國政府對氫燃料電池汽車的發(fā)展規(guī)劃及開發(fā)態(tài)度

4.1 我國政府對氫燃料電池汽車的發(fā)展規(guī)劃

在政府的大力支持、科研機構(gòu)和相關(guān)企業(yè)共同推動下，我國燃料電池汽車在各項技術(shù)上取得了很大地發(fā)展，燃料電池汽車產(chǎn)量也快速增加。2017 年，我國共有8 個品牌10 個車型的氫燃料電池汽車在產(chǎn)，產(chǎn)量較2016 年翻一倍，其中絕大多數(shù)是燃料電池乘用車。同時，2017 年，全國燃料電池汽車在運營數(shù)量也突破千輛。自此，政府部門也加大對氫燃料電池汽車規(guī)模化生產(chǎn)的推動力度，未來燃料電池汽車的運營數(shù)量將進一步加速。按照相關(guān)規(guī)劃，到2030 年，我國的氫燃料電池汽車技術(shù)要與國際先進技術(shù)水平接軌，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?，F(xiàn)如今，由于我國大多數(shù)汽車制造生產(chǎn)企業(yè)在氫燃料電池汽車的研發(fā)上投入力度不足，氫燃料電池汽車在技術(shù)研發(fā)上進展還不夠快，與國際先進水平還存在著明顯的差距。

4.2 我國對氫燃料電池汽車的開發(fā)態(tài)度

隨著國際上燃料電池技術(shù)的快速發(fā)展，我國也逐漸加快了關(guān)于氫燃料電池汽車以及相關(guān)技術(shù)的研發(fā)進程。然而還是有很多因素制約著氫能源作為能量在汽車上的有效地利用。比如說前文提到的關(guān)于氫能源的存儲、運輸以及使用等技術(shù)上還不夠完善，使得氫燃料電池汽車的成本費用成為制約其發(fā)展的主要因素。目前國內(nèi)一輛氫燃料電池汽車售價至少在百萬元，同時由于加氫站的數(shù)量不足，氫氣儲存、運輸有著很高的要求，使得燃料電池汽車使用成本也偏高。然而，氫能源作為一種清潔能源，符合我們國家的需要，氫燃料電池汽車依然是我國新能源汽車的重要車型。

5 燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展策略

5.1 完善形成完整的氫供應鏈

目前，我國氫的制取主要來源于工業(yè)副產(chǎn)以及利用多余的電能電解水制取氫。氫的存儲、運輸也有多種不同的形式，而如何高效、經(jīng)濟的輸送氫，還在積極的探索中，目前我國氫的存儲、運輸企業(yè)還比較少，氫能源的供應還不穩(wěn)定。

5.2 提升燃料電池汽車的技術(shù)和基礎設施建設水平

我國燃料電池汽車技術(shù)以及配套的基礎設施與國際上其他國家相比，還存在明顯的差距。因此，要想提升相關(guān)研發(fā)技術(shù)以及配套基礎設施的水平，我們可以這樣做：首先，通過科學分析，制定出有利于氫燃料電池汽車技術(shù)水平提升的具體方案；其次，國家相關(guān)部門、各省市出臺氫燃料電池汽車基礎設施建設的發(fā)展規(guī)劃。綜合比對氫燃料電池汽車與其他能源汽車之間的成本差異情況，為實現(xiàn)氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定基礎；最后，需要加大對氫電池燃料汽車耐久性以及安全性的考核力度，根據(jù)實際情況作出有針對性的改進。

5.3 完善零部件測評標準

從當前的燃料電池汽車標準體系來看，國產(chǎn)燃料電池汽車零部件的測評水平距國外還存在明顯的差距。雖然我國已經(jīng)推出了多項與氫燃料電池汽車相關(guān)的標準，但是仍需要對其相關(guān)的基礎設施、零部件以及系統(tǒng)等內(nèi)容進行有效地完善。我們可以參照國外先進的標準與法規(guī)，制定符合我們國情而又與國際接軌的標準體系，為氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定基礎。

5.4 加大國家扶持力度和企業(yè)研發(fā)力度

我國對于燃料電池的發(fā)展，國家相關(guān)部門一直高度重視，為支持燃料電池汽車技術(shù)水平的提升，爭取早日實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，近年來，國家出臺了多項補貼政策用于燃料電池汽車的推廣。同時，致力于燃料電池汽車生產(chǎn)的企業(yè)也需要提升對于燃料電池汽車技術(shù)突破的嘗試力度，通過加大投入、引進人才、對外合作，完善內(nèi)部標準等，提升產(chǎn)品市場競爭力。

5.5 加速產(chǎn)業(yè)化降低成本

氫燃料電池汽車成本居高不小的主要原因是規(guī)模太小，只有早日形成萬輛等級的生產(chǎn)，才能形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，從而降低生產(chǎn)成本。這需要汽車制造企業(yè)、大型能源企業(yè)的投入，國家部門的牽頭，公共服務用車與私人用車共同推廣。也可以通過對燃料電池汽車關(guān)鍵零部件的優(yōu)化，實現(xiàn)零部件的產(chǎn)業(yè)化，從而降低燃料電池的成本，進而降低整車成本。

6 結(jié)束語

作為新能源汽車的重要組成部分，氫燃料電池汽車對于能源以及整個汽車行業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求。在汽車企業(yè)中要加快對氫燃料電池汽車技術(shù)的應用力度，進而為能源的節(jié)約、環(huán)境的保護以及資源利用率的提升做出貢獻。針對當前我國氫燃料電池汽車在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題，政府以及汽車行業(yè)需要采取有效地措施，加強對燃料電池汽車關(guān)鍵技術(shù)水平的提升以及相關(guān)配套基礎設施的建設，從資金、技術(shù)、人才等多個方面為企業(yè)提供有效地幫助與支持，最終推動氫燃料電池汽車實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。