氢燃料动力电池汽车的概念,特点及发展现状

一、氢燃料动力电池汽车

随着技术的飞速发展，汽车作为应用最广泛的交通工具，呈现出多元化的技术路线。其中以电动汽车为主的新能源汽车越来越成熟，保有量不断新增，2017年底全国新能源汽车市场规模已超过170万辆，2018年1-十一月产销量均突破100万辆，提前完成年度目标。

按照百度百科的含义，电动汽车（BEV）是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。重要分为三大类：纯电动汽车（BEV）、混合动力汽车（HEV）、燃料动力电池汽车（FCEV）。

燃料动力电池汽车一般以氢作为车辆能源来源，它的原理是电解水的逆反应：把氢输入燃料动力电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，通过外电路从负极传导到正极，成为电能驱动电动机，作为车辆动力来源；质子却可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出，同时实现零排放。

二、氢燃料动力电池汽车发展现状

目前氢燃料动力电池汽车重要应用在乘用车、物流车和大客车三个领域。

国际上，日韩、欧洲和北美是氢燃料动力电池研发和应用的重要地区，丰田、本田、现代、奔驰等车企的都推出了乘用量产车型，截止到2017年，销售6475辆；尼古拉、丰田、现代等车企正在开发商用车，尼古拉在研重卡，预计续航达到1930km，通用和本田合作建厂，2020年投产；丰田开始扩大产量，2020年开始大规模生产。

国内上汽集团偏重于氢燃料动力电池乘用车开发，其产品荣威950已进入小规模量产阶段；东风特汽生产的氢燃料动力电池物流车应用情况良好，在上海已广泛应用于快递、物流公司；宇通客车、北汽福田、佛山飞驰、长城汽车等20多家车企的氢燃料动力电池大客车则在北京、广东等地开始小规模商业化运营。

此外，氢燃料动力电池广泛的利用在特种、航天、特种、舰船等多方面的能源应用，氢燃料动力电池的民用和小型化技术的发展将为分布式能源带来新的契机，利用现有的过剩水电、风电、太阳能电、潮汐电等发电方式，电解水制氢气，然后利用氢燃料动力电池为住宅、社区甚至城镇供应电能和热能。这个产业链极大程度的提高了现有能源体系的效率，降低了污染排放，或成为将来的理想能源利用方式。

三、氢燃料动力电池车辆发展与其他车辆的比较

目前，几种较为成熟的氢燃料动力电池汽车参数如下：1.氢燃料动力电池车辆相对燃油车辆的优缺点

优点：能量密度高，能量转换效率高，更节能；有环保优势，仅排放水，对空气没有污染；运行噪音小；行驶里程长，充满气瓶行驶里程超过600公里；结构简单，用电便利，容易和智能系统融合；安全性高，燃料不容易泄露；燃料价格有小幅度优势；车辆维修简单，维护成本较低。

缺点：技术门槛高，不利于推广；车辆价格贵，目前的车辆价格30万人民币以上；现有车型少，重要是小型轿车，其他车型开发较少；加注站网络没有加油站多。

2.氢燃料动力电池车辆相对电动汽车辆的优缺点

优点：能量密度高，能量转换效率高，更节能；电池使用寿命长，20年以上，没有衰减；电池体积小，车辆安全性更高；续航里程长，充满气瓶行驶里程超过600公里；加注速度和燃油车辆一致仅3-5分钟；同等功率的氢燃料动力电池重量不到化学电池的1/2，可以大大减轻行动装置的负担；从城市的供电负担来看，大力发展电动汽车辆，对城市原有的供电系统会带来很大的负担，但氢燃料动力电池车辆属于分布式能源应用，不会对原有的能源供应体系带来不利影响。

缺点：技术门槛高，不利于推广；车辆价格贵，目前的车辆价格30万人民币以上；要依靠加氢站网络充氢气。

四、氢燃料动力电池车辆发展前景分析

1.技术替代的必然性。传统的内燃机能量转化在技术层面已经接近极限。由于化学能转化为热能过程中能量的浪费实在太高，其他方面即便做到极限，总的能量利用率也无法超过40％。所以，传统内燃机的淘汰几乎是必然。在内燃机领域中我国起步晚了那么多年，无法跟上。但在新能源领域，我国与世界上发达国家的技术差距确实要比内燃机汽车小得多，而且就电动汽车来说，我国和美国等面对的问题是相同的，并不存在本质差别。因此我国近年来大力推动新能源行业发展。

2.国家政策导向。氢燃料动力电池具有清洁环保、能量密度高、续驶里程远等优点，国家相关政策也在有意推动燃料动力电池车的发展。2017年起执行的新版新能源汽车财政补贴政策规定，各类车型分别设置中央和地方补贴上限，2019-2020年中央及地方补贴标准和上限，在现行标准基础上退坡20%。但燃料动力电池车的补贴标准保持不变，这表明了国家对燃料动力电池车的大力支持。以上海为例，每辆燃料动力电池大中型客车国家补贴50万人民币，地方则补贴60万人民币，关于燃料动力电池车的支持力度由此可见。

2016年十二月十九日，国务院印发《十三五国家战略性新兴产业发展规划》，提出要系统推进燃料动力电池汽车研发与产业化，到2020年，实现燃料动力电池车批量生产和规模化示范应用。

2017年十一月，受国家制造强国建设战略咨询委员会、工业和信息化部委托，我国汽车工程学会组织逾500位行业专家历时一年研究编制的《国家节能与新能源汽车技术路线图》公布，其中在燃料动力电池汽车板块，总体思路如下：

近期（5年内）以中等功率燃料动力电池与大容量动力锂电池的深度混合动力构型为技术特点，实现燃料动力电池汽车在特定地区的公共服务用车领域大规模示范应用；2020年保有量达到5000辆。

中期（十年内）以大功率燃料动力电池与中等容量动力锂电池的电电混合为技术特点，实现燃料动力电池汽车的较大规模批量化商业应用；2025年保有量达到5万辆。

远期（十五年内）以全功率燃料动力电池为动力特点，在私人乘用车、大型商用车领域实现百万辆规模的商业推广；以可再生能源为主的氢能供应体系建设与规模扩大支撑燃料动力电池汽车规模化发展；2030年保有量达到百万辆级别。