深度分析：中国氢燃料电池汽车发展落后国外5~10年

时间:2015-12-22 10:04来源:盖世汽车作者:西顾

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　　《中国制造2025》提出“节能与新能源汽车”作为重点发展领域，明确了“继续支持电动汽车、燃料电池汽车发展，掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术，推动自主品牌节能与新能源汽车与国际先进水平接轨”的发展战略，为我国节能与新能源汽车产业发展指明了方向。其中对燃料电池汽车做出了以下的规划内容。

　　1、关键材料、零部件逐步国产化。到2020年，实现燃料电池关键材料批量化生产的质量控制和保证能力；到2025年，实现高品质关键材料、零部件实现国产化和批量供应。

　　2、燃料电池堆和整车性能逐步提升。到2020年，燃料电池堆寿命达到5000小时，功率密度超过2.5千瓦/升，整车耐久性到达15万公里，续驶里程500公里，加氢时间3分钟，冷启动温度低于-30℃；到2025年，燃料电池堆系统可靠性和经济性大幅提高，和传统汽车、电动汽车相比具有一定的市场竞争力，实现批量生产和市场化推广。

　　3、燃料电池汽车运行规模进一步扩大。到2020年，生产1000辆燃料电池汽车并进行示范运行；到2025年，制氢、加氢等配套基础设施基本完善，燃料电池汽车实现区域小规模运行。

　　电动汽车毫无疑问是今年新能源汽车的增长的中坚力量，同样是国家政策的宠儿，燃料电池车却显得默默无闻。

　　氢燃料电池的发展被国际公认为终极的新能源汽车，完全零污染、零排放。电动汽车如此火热必然会对燃料电池车的发展产生一定的影响。所以，业界对于《中国制造2025》关于燃料电池汽车的规划是否能完成持有怀疑态度。通过对比国外的氢燃料电池汽车的发展情况，可以知道我们与之存在的差异。

　　同济大学新能源汽车工程中心张存满教授表示，中国比较重视氢燃料电池汽车的发展，前几年我们的研究进展比较明显，最近几年有些停滞。张存满教授认为，中国氢燃料汽车技术落后国外发达国家5—10年，“差距保持在5年左右我们还有机会追赶，若超过10年，我们追赶起来就会非常吃力了”。

　　氢燃料电池汽车发展阶段分析

　　1、国外

　　张存满教授介绍说，氢燃料电池汽车的发展经历几个时间段。

　　通用在1966年开始研发氢燃料电池汽车，本田开始于1992年，丰田起步于1996年，掀开开始于1998年。

　　2002—2008年，尚属于实验研究阶段，没有正式的运营使用；2008—2015年，属于产品与社会结合的阶段，开始投入使用。在2008年，本田生产FCXClarity首款氢能源汽车用于租赁业务，到2014年丰田Mirai燃料电池车。韩国在2013年批量生产现代TucsonFCEV燃料电池车。

　　2015—2020年，氢能源汽车进入普及阶段。张存满教授表示，2015年是氢燃料电池汽车的元年。根据计划，2016年本田正式销售新一代的Clarity氢燃料电池汽车，戴姆勒2017年也将正式销售旗下的氢能源汽车。据介绍，戴姆勒本来预计在2014—2015年就推出氢燃料电池汽车，但是为了进一步降低成本，去年开始与日产、福特合作开发氢燃料系统。

　　2020—2025年，普及扩大阶段，氢能源汽车快速发展，到2025便开始商业化。

　2、国内

　　中国在2001年开始进行氢燃料电池汽车的研发工作，起步相对国外较晚。

　　2001—2008年，属于技术研发阶段，还没有具备生产氢能源汽车的能力。直到2008年北京奥运会推出的氢燃料电池示范车，才引起关注。

　　2008—2020年，技术与社会结合阶段，在2010年，氢燃料电池汽车再次以示范车的身份出现在上海世博会上。2014年，上汽启动的“创新征程——2014年新能源汽车万里行”活动中，荣威750燃料电池车以其动力强劲且操控性能稳定的特点，成为国内氢燃料电池汽车技术的代表。

　　2020—2025年，从2020年开始，预计国内氢燃料电池汽车开始普及，到2025年是普及扩大化阶段。很多企业也开始着手布局氢能源汽车项目，为新能源终极目标做准备。

　　2030年——商业化阶段开始。

　　张存满教授表示，我国从2001年中国才开始注重氢燃料电池的研发工作，从起步阶段进入到商业化阶段，整体来看，我国氢能源汽车技术要落后国外5—10年的时间。目前，我国以蓄电池电动汽车为主要的发展方向，大量的物力、人力、财力投入，至于氢能源的发展状况并不乐观。并且国家政策没有主导作用，所以氢能源汽车的发展会有一定的滞后。

　　中国车企的发展方向政府的影响很大，自主研发的自由灵活、引领作用不明显。张存满教授指出，与国外相比，无论日本、韩国等亚洲国家，还是美国、德国等欧美国家的汽车企业的自主研发占主导作用，具有前瞻性，市场自由灵活度高。“未来国内外氢燃料汽车发展的差距缩小可能性不大，令人担心的还是差距的拉大，主要还是看国内自主品牌是否持续投入发力。”

　　国内外氢燃料电池汽车现状对比

　　汽车工业的差距，技术的积累是其中的一个重要因素。从传统汽车的发展史来看，中国的技术积累时间相对短，落后于那些拥有百年历史的汽车强国。

　　通过以下几个方面的比较分析，可以看出当前我国氢燃料电池汽车技术与国外存在的差距。

　 1、成本。国外已经把氢燃料电池汽车的成本控制在30—40万元人民币，与起步阶段相比，成本已经减少一半左右。未来还会有新的突破。

　　2、续航里程。已经能够达到500—700公里，与电动汽车相比，不再有“续航焦虑”。

　　3、加注时间。氢燃料加注时间能够控制在3—5分钟。续航里程和加注时间已经完全能够与传统燃油车相媲美，但是环保效益更明显。

　　4、抗低温和高温性能出色。可以在-35℃~45℃的温度区间运行，抗低温和高温性能出色。这点与电动汽车相比优势更突出，温度过高或过低都影响电动汽车的运行。

　　5、寿命能够达到10年，或20万公里。

　　由上可知，国外氢燃料电池汽车的续航里程已经实现了500—700公里，水平已经超过《中国制造2025》中实现500公里的目标要求。“国外的氢燃料电池汽车现阶段的发展水平是中国2025年要实现的发展目标。中国要在氢燃料电池汽车的研发方面加把劲了。”

　　当前中国氢燃料电池汽车存在的瓶颈，以及未来的发展目标

　　中国氢燃料电池汽车目前在下列几个方面还存在着亟需解决的难题：

　　1、燃料电池堆技术：可靠性差，功能密度低，成本高；

　　2、高压储氢系统：高压储氢瓶以及阀减压的制造；

　　3、电池组件：质子膜、碳纸、催化剂以及双极板产业链的不完善；

　　4、电池辅助系统部件：风、氢气循环泵的缺失；

　　5、发动机系统集成与控制：稳定可靠性；

　　6、组建系统：投入不足。

　　燃料电池汽车是指利用氢气和空气中的氧在催化剂作用下，在燃料电池中电化学反应产生的电能作为主要动力源的汽车。

　　正如张存满教授所言，目前我国在氢燃料电池汽车的发展方面与国外还存在着明显的差距。为了缩短这种差距，《中国制造2025》确定了氢燃料电池汽车技术的发展目标和方向。

　　1、燃料电池催化剂、质子交换膜、碳纸、膜电极组件、双极板等关键材料批量生产能力建设和质量控制技术研究。开展高功率密度电堆用的低Pt催化剂、复合膜、扩散层（碳纸、碳布）、高性能及耐受性质子交换膜材料、高可靠性及低铂担量的膜电极（MEA）、高性能及高可靠性的金属双极板的开发和质量控制技术的研究，形成批量生产能力。

　　2、燃料电池堆系统可靠性提升和工程化水平的研究。提高催化剂及其载体的抗氧化能力，质子膜的机械和化学稳定性；改进燃料电池材料制备工艺和质量控制，提高电堆设计水平；验证电堆运行寿命，解决车辆运行条件下的电堆均一性问题；结合车辆动态运行特征，对系统级运行与操作条件做匹配优化；实现系统级寿命验证与参数表征，提高产品级寿命；提高系统零部件的可靠性，开展系统可靠性分析与设计改进。

　　3、汽车、备用电源、深海潜器等燃料电池通用化技术研究。开展燃料电池通用化技术研究，2020年，实现关键技术攻关，研发出新一代的金属双极板电堆，2025年，完成商业化产品全产业链的建设。

　　4、燃料电池汽车整车可靠性提升和成本控制技术。开展燃料电池发动机系统集成与优化，实现燃料电池整车可靠性提高；推动燃料电池关键材料（膜、炭纸、催化剂、MEA、双极板等）及系统关键部件（空压机、膜增湿器、电磁阀、车载70MPa氢瓶等）国产化，开发超低铂，非铂催化剂，降低材料成本，促进燃料电池系统产品化和工程化，实现燃料电池系统设计模块化，并改进生产制造工艺。

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