国内外氢燃料电池汽车发展状况与未来展望

储鑫 周劲松 刘东华 周康宁

摘 要：氢燃料电池汽车具有无噪音、零污染、续驶里程长、动力性高、燃料加注时间短等特点，将成为未来的终极环保汽车。文章介绍了美国、欧盟、日本、韩国、中国等国家政府对氢燃料电池汽车的战略规划，对世界著名汽车公司研发、示范与商业化推广氢燃料电池汽车的状况进行了综述，就氢燃料电池汽车的市场发展瓶颈和商业化推广制约因素进行了分析，并对氢燃料电池汽车未来的发展趋势进行了预测与展望。

关键词：氢燃料电池汽车;氢气加注站;示范工程;发展状况;未来展望中图分类号：U469.7

文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）04-08-03

1 引言

目前全球汽车保有量正以每年3000万辆的速度递增，预计到2020年将突破12亿辆[1]。基于能源枯竭危机和尾气排放造成的环境污染日趋严峻，新燃料汽车越来越受到世界各国政府、汽车厂商和相关研究机构的普遍重视和青睐[2]。作为目前2l世纪最有发展前景的新能源环保型汽车——氢燃料电池汽车，氢燃料电池汽车在全球范围内已迈入示范运行和初步商业应用阶段。在氢燃料电池汽车的研究开发与推广应用中，美国、欧盟、日本、韩国居国际领先地位。

1.1 美国

为了推动氢燃料电池汽车的研发和未来商业化进程，早在2002年，美国能源部（DOE）就制定和颁布了“国家氢能路线图”（NHERm），并与美国汽车研究理事会（USCAR）联合提出了“美国燃料电池汽车FreedomCAR协作计划” [3]。在美国相关政府部门的支持下，通用、福特、丰田、戴姆勒-奔驰、日产、现代等国际著名汽车公司已在美国加州等地参与了氢燃料电池汽车的技术示范运行。

作为曾经全球汽车第一制造商的美国通用汽车公司，一直致力于氢燃料电池汽车的研发[4]。1968年，世界上第一款真正意义上的氢燃料电池汽车由通用汽车公司推出。到2015年通用公司在上海车展上展出了被业内认为是氢燃料电池车领域的经典之作——Sequel氢燃料电池汽车。

1.2 欧盟

1998年，欧盟制定了氢能路线图（EIHPl），开展了对氢燃料电池汽车的研发与商业推广。欧盟国家中以德国、法国、英国等政府对氢燃料电池汽车的研发与商业化推广最为重视，随着成员国的不断增加和研究的深入，EIHP1已发展到EIHP2。

德国是世界第三大汽车市场，也是欧洲乃至全球氢燃料电池汽车研究的先驱，德国戴姆勒一奔驰汽车公司与大众汽车公司是欧盟氢燃料电池汽车的开拓者与领先者。2012年6月，戴姆勒一奔驰汽车公司、大众汽车公司和德国政府宣布，在德国全境共同投资建立氢燃料加注网络，到2015年建成1000个加氢站，预计至2020年，德国将向市场投入50万辆氢燃料电池汽车[5-6] 。

法国是世界第四大汽车制造国，2001年，法国研技部与雷诺汽车公司共同启动了氢燃料电池汽车的研究，开发了一款Fever氢燃料电池汽车。Fever氢燃料电池汽车功率20kW，采用先进电子系统控制，并用蓄电池储存和回收能量[7] 。

1997年，英国政府开启了氢燃料电池汽车技术有关的前瞻性研究计划，主要是通过引进国际先进氢燃料电池汽车投资项目的方式，以实现氢燃料电池汽车的本土化生产，最终使英国成为欧盟氢燃料电池汽车的开发及制造中心。按照计划，2030年英国氢燃料电池汽车的保有量将达到160万辆，2050年氢燃料电池汽车其市场占有率达到30%-50%[8]。

1.3 日本

2002年，日本政府推出了氢与燃料电池示范项目计划（JHFC），投资25亿美元用于氢能和氢燃料电池汽车的技术研究以及氢气加注站等基础设施的建设。计划到2025年，投放到市场的氢燃料电池汽车达200万辆，氢气加注站超过1000座[9]。目前，日本在氢燃料电池及氢燃料电池汽车研发和商业化推广方面已完全超越了美国和欧洲，处于全球领先水平。

日本丰田汽车公司研发氢燃料电池汽车始于1992 年。在1996 年，丰田公司推出了第一款RAV4氢燃料电池汽车。2015 年丰田公司展出了旗下第一款商用氢燃料电池汽车FCV，燃料加注只需3分钟，加注后续航里程为500Km。而作为日本第二大汽车制造厂商，本田汽车公司在1989年就开始了氢燃料电池汽车的研究，2016年3月10日，本田汽车公司首款真正量产版的氢燃料电池汽车—Clarity Fuel Cell问世并推向市场，Clarity Fuel Cell氢燃料电池汽车可在3分钟内加注充气，一次充气最高续航里程达到750公里[4]。

1.4 韩国

韩国政府对氢燃料电池汽车的研发与推广极为重视，在韩国工业部设置了氢燃料电池汽车研发、加氢站建设、加氢站分布以及氢燃料电池汽车安全的工作部门。而作为全球六大跨国汽车集团之一的韩国现代汽车公司，早在1998年专门针对氢燃料电池汽车燃料电池堆和系统技术的研发成立了麻北生态技术研究院。2000年至2013年，现代汽车完成了三代氢燃料电池系统的研发，并成为全球首个实现批量生产氢燃料电池车的汽车厂商。

1.5 国外氢燃料电池汽车的量产及商业化进程

与电动汽车全球遍地开花的繁荣景象相比，氢燃料电池汽车的市场存在感极低，氢燃料电池汽车的商业化市场推广还有一段相当艰难的道路要走。

目前，以日本、韩国、美国、欧盟等为代表的发达国家和地区，除对氢燃料电池汽车的关键技术展开深入研究外，对严重制约氢燃料电池汽车商业化进程的加氢站等基础配套设施加大了投资力度。欧洲方面，以德国、英国、丹麦等为代表的国家，正加快推进氢燃料电池汽车加氢站的建设。如今，丹麦已基本实现加氢站全国覆盖，英国、德国也在提高国内加氢站的资金投入和地域覆盖。

世界氢燃料电池汽车研发与商业化进程大致可分为四个阶段：第一阶段（2000年之前），国际著名汽车厂商以概念车形式推出了各自研发的多款氢燃料电池汽车;第二阶段（2000-2010年），对氢燃料电池汽车关键技术进一步攻关与示范、体验、验证使用;第三阶段（2010-2015年），氢燃料电池汽车逐步在某些特殊领域率先取得商业化成功;第四阶段（2015年以后），以丰田公司Mirai、本田公司Clarity Fuel Cell、现代公司途胜ix35 FCEV、NEXO为代表，氢燃料电池轿车开始面向全球私人用户销售，标志着氢燃料電池汽车进入商业化初期阶段。

目前，從全球氢燃料电池汽车的量产规模和市场商业化份额看，日本和韩国的氢燃料电池汽车技术处于领先水平，市场份额占据主导地位。从图1可以看出，2015年到2018年，全球氢燃料电池车的销量呈现逐年成倍增长趋势。其中，在国际上真正实现量产的车型只有丰田Mirai、本田Clarity Fuel Cell、现代ix35 FCEV、现代NEXO四款车型，在销量排行中，丰田Mirai占据全球氢燃料电池汽车销量排行榜首位置。

2 国内氢燃料电池汽车发展概况

我国政府十分重视氢燃料电池汽车的研究与开发，“九五”期间，氢燃料电池技术和氢燃料电池汽车就已经被提升到国家战略规划层次。特别在国家“十三五”规划中，车载燃料电池耐久性、薄金属双极板表面改性技术、加氢站建设和氢燃料电池汽车示范运行被列入国家规划重点支持方向。我国氢燃料电池汽车相关技术研发与商业化推广与国外不同，主要以国内相关高校、科研院所、汽车厂家联合攻关，政府以“863”和“973”等科技计划项目的形式提供资金支持。迄今为止，我国氢燃料电池汽车技术经过了十几年的攻关与研发，取得了明显进步，已经初步具备了小批量生产的条件。但我国氢燃料电池汽车的整车加速性能、燃料电池堆、发动机功率等级、氢的制取储存、续驶里程、整车成本等与日本、韩国、欧美发达国家相比，仍存在较大差距[10]。

世界各大汽车厂商都将2015年视为氢燃料电池汽车的市场化元年，世界将迈入氢燃料电池汽车的全新时代。面对这一世界汽车市场格局重新洗牌的历史机遇，基于我国传统燃油汽车与发达国家的差距以及国内氢燃料电池汽车现有的研发基础，我们赶超世界汽车工业先进水平的唯一途径就是发展氢燃料电池汽车，真正实现由“汽车大国”向“汽车强国”转变的目标。

3 氢燃料电池汽车的发展瓶颈与商业化进程制约因素

氢燃料电池汽车具有无噪音、零污染、补充能源所需时间短、续航里程高等居多优势，但在推广和商业化进程中尚困难重重，氢燃料电池汽车发展瓶颈与商业化进程制约因素主要反映在以下两个方面：

（1）燃料电池寿命短、整车成本高，严重限制了消费者对氢燃料电池汽车的购买欲望与信心。

（2）氢气加注站网点少、配套设施建设滞后，严重影响了氢燃料电池汽车的市场推广应用与商业化进程。

4 氢燃料电池汽车的未来展望

图2为氢燃料电池汽车未来销售预测。从图2可以看出，未来氢燃料电池汽车的需求和销量将大幅增加。根据国际能源署预测，2030年氢燃料电池汽车在世界汽车销量中的比重有望达到2%-3%，2050年，氢燃料电池汽车在世界汽车销量中的比重将进一步提高到15%左右[11]。

经过数十年的研发，氢燃料电池汽车已经渡过了技术开发最艰难的阶段，自2015年开始真正进入到市场导入和商业化推广初步阶段。氢燃料电池汽车技术是当今的前沿技术，具有无噪音、零污染、续驶里程长、动力性高、燃料加注时间短等显著优点。作者认为，氢燃料电池汽车商业化之路将除受到自身技术发展程度和世界能源走势的影响之外，售价和氢气加注站相关基础配套设施建设是影响和决定氢燃料电池汽车商业化普及的最关键因素。随着科技进步、政府重视和资金的投入，困扰氢燃料电池汽车发展的电池安全性及寿命、氢燃料贮存技术、整车成本过高、氢气加注站配套设施建设滞后等问题将会逐步得到解决，更多的消费者将会了解并接受氢燃料电池汽车。在未来相当长的时间内，依据消费者的个性需求差异，燃油汽车、纯电动汽车、混合动力汽车和氢燃料电池汽车将会呈现共分天下的态势。

参考文献

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[3] 顾钢.国外氢能技术路线图及对我国的启示[J].国际技术经济研究，2004，4（7）：34-37.

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[5] 宋雯，郭家强.欧美发展氢能和燃料电池汽车的举措及对我国的建议[J].中外能源，2008，13（1）：20-22.

[6] Blanco S.Germany will have 50 hydrogen stations by 2015[R/OL]. （2012-6）.http：//green.autoblog.com/2012/06/21/germany-will-have- 50-hydrogen-stations-by-2015.

[7] 郭宝圣.车载制氢式燃料电池电动汽车混合动力系统设计与研究[D]，杭州，浙江大学，2015，7-8.

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[10] 方瑜.基于中国专利的氢燃料电池发展趋势分析[J]，长春师范大学学报，2017，36（10）：62-66.

[11] 曹建国，廖然，杨利花.燃料电池电动汽车发展现状与前景[J].新材料产业，2015，（4）：58-63.