近年來，氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)備受關(guān)注，燃料電池汽車也逐漸成為世界能源和交通領(lǐng)域的研發(fā)熱點。日前，氫燃料電池汽車有望在2019年正式實施“十城千輛”推廣計劃的消息傳出。據(jù)悉，國內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好的城市如北京、上海、張家口、成都、鄭州、如皋、佛山、濰坊、蘇州、大連等城市都有可能入選。

從這個角度來看，此次燃料電池汽車推廣計劃如果順利實施，或?qū)⑴c十年前電動汽車的推廣思路有異曲同工之妙。2009年1月，工信部等四部委聯(lián)合啟動“十城千輛節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程”，在北京、上海、重慶、長春、大連、杭州、濟(jì)南、武漢、深圳、合肥、長沙、昆明、南昌等13個城市進(jìn)行私人購買新能源汽車示范。

氫燃料電池優(yōu)劣勢

提到燃料電池，最核心的材料是質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層以及雙極板。作為汽車動力源，氫氣被認(rèn)為是未來最有前途的清潔能源之一。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴(kuò)散，并與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，釋放出的電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極，是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。

相較于鋰電池，氫燃料電池具有能量密度高、續(xù)航里程長、充電時間短、重量輕、性能提升空間大等諸多優(yōu)點。據(jù)國外一項實驗數(shù)據(jù)表明，鋰電車車起火到完全燃燒大概需要3分鐘，氫氣只需要30秒。

不過，鋰電池技術(shù)難度相對較小，生產(chǎn)相對成熟，同時整個制造產(chǎn)業(yè)鏈完善，正處于規(guī)模效應(yīng)的擴(kuò)大階段，而氫燃料電池的關(guān)鍵材料催化劑、質(zhì)子交換膜、雙極板等國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈基本處于空白狀態(tài)，同時制造成本及加氫站建設(shè)成本等高昂。

雖然氫燃料電池利用氫和氧化學(xué)反應(yīng)釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，無須燃燒，具有高能量轉(zhuǎn)換效率和零排放。但氫燃料電池的發(fā)展仍面臨許多挑戰(zhàn)，其中一個待解決的難題就是燃料電池鉑電極的一氧化碳“排放”問題。

當(dāng)下，氫主要來源于甲醇和天然氣等碳?xì)浠�合物的蒸汽重整和水煤氣變換反應(yīng)，由此產(chǎn)生的氫通常含有0．5％至2％的一氧化碳。作為氫燃料電池汽車的“核心零部件”，燃料電池鉑電極容易被一氧化碳雜質(zhì)氣體影響，導(dǎo)致電池性能下降和壽命縮短。

據(jù)悉，學(xué)術(shù)界比較看好的車載氫氣凈化法，是將特定催化劑放置在燃料電池的入口處，在氫氣進(jìn)入燃料電池之前，使氫氣中的一氧化碳雜質(zhì)氣體優(yōu)先和氧氣發(fā)生反應(yīng)，從而避免一氧化碳雜質(zhì)氣體進(jìn)入電池毒化電極。遺憾的是，現(xiàn)有的催化劑只能在高于室溫和極窄的溫度范圍內(nèi)工作，使得氫燃料電池汽車無法在頻繁冷啟動期間得到有效保護(hù)，很難步入實用。

日韓遙遙領(lǐng)先

億歐汽車梳理發(fā)現(xiàn)，各國對于氫能源汽車的建設(shè)規(guī)劃路線都不相同。如美國、韓國、法國注重建設(shè)氫燃料汽車電池產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，日本則更重視氫能源技術(shù)的發(fā)展。公開數(shù)據(jù)顯示，截至2017年底，全球共有328座正在運營的加氫站，新增64座。其中歐洲139座，占比42．38％，亞洲118座，占比35．98％；北美68座，占比為20．73；南美1座，其余地區(qū)則有2座。

其實，在氫能的發(fā)展領(lǐng)域走在最前的國家應(yīng)屬韓國和日本。前不久，韓國鐵路研究所宣布正在開發(fā)氫燃料電池列車，作為國土交通省的鐵路技術(shù)研究項目。據(jù)稱該氫燃料電池列車基于氫燃料電池的混合鐵路車輛，能夠以110公里／小時的最高速度行駛，續(xù)航里程超600km。

韓國方面表示，到2019年底完成該氫燃料電池混合動力系統(tǒng)、鐵路車輛動力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、加氫站建設(shè)計劃和鐵路技術(shù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)，并在2022年，完成鐵路試驗線穩(wěn)定性、效率和系統(tǒng)驗證。此外，韓國還希望通過提高加氫站核心零部件的國產(chǎn)化率（由40％提升至80％以上），來降低加氫站建設(shè)成本，由目前的30億韓元降至20億韓元（約合人民幣1204萬元）以下。

除此之外，在韓國蔚山市政府大樓召開的氫能經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略報告會上，韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部正式對外發(fā)布了該國《氫能經(jīng)濟(jì)活性化路線圖》，計劃到2025年將氫燃料電池乘用車的年產(chǎn)能提升至10萬輛，售價降至目前的一半。韓國總統(tǒng)文在寅也參加了報告會，為該國氫燃料電池車的發(fā)展站臺。

目前，韓國氫燃料電池車?yán)塾嫯a(chǎn)量不足2000輛，政府計劃到2022年將累計產(chǎn)量提升至8．1萬輛，并使得主要零部件的國產(chǎn)化率達(dá)到100％。最終目標(biāo)是到2040年，使得氫燃料電池車?yán)塾嫯a(chǎn)量達(dá)到620萬輛，其中290萬輛面向韓國國內(nèi)市場，330萬輛用于出口。韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部次官鄭升一指出，中國計劃到2030年推100萬輛氫燃料電池車上路，而日本的目標(biāo)是80萬輛。

具體來看，韓國計劃今年在7座城市推廣35輛氫燃料電池巴士，2022年增加到2000輛，2040年進(jìn)一步增至4萬輛。氫燃料電池出租車也將于今年在首爾開始試運行，而后到2040年增加到8萬輛。從2021年開始，韓國垃圾收集車、灑水車、清掃車等專用車領(lǐng)域?qū)⒁�入氫燃料電池卡車，而后擴(kuò)大到物流車等領(lǐng)域。

再來看看日本的發(fā)展情況，日本富士經(jīng)濟(jì)調(diào)查會社（以下簡稱“富士經(jīng)濟(jì)”）近期發(fā)布了《燃料電池相關(guān)技術(shù)及市場未來展望（2018年版）》。該份報告預(yù)測，2030年全球燃料電池市場規(guī)模將達(dá)到約4兆9275億日元（約合人民幣3042億元），比2017年增長28倍。其中，亞洲燃料電池市場規(guī)模約為2兆1301億日元（約合人民幣1317億元），比2017年增長49．8倍，增勢顯著。富士經(jīng)濟(jì)經(jīng)調(diào)查認(rèn)為，2017年的燃料電池市場規(guī)模約為1757億日元，包括燃料電池汽車（FCV）、驅(qū)動用及工業(yè)和商業(yè)等應(yīng)用市場。

富士經(jīng)濟(jì)預(yù)測，2025年全球燃料電池市場規(guī)模將有望超過1兆億日元（約合人民幣618億元）；2030年則將達(dá)到約4兆9275億日元（約合人民幣3042億元）。很顯然，美國和韓國燃料電池市場正在穩(wěn)步擴(kuò)大，這與兩國政府出臺的補(bǔ)助措施不無關(guān)系。

富士經(jīng)濟(jì)經(jīng)調(diào)查還指出，亞洲（特別是中國、韓國）燃料電池市場有望迅速擴(kuò)大，而且隨著燃料電池應(yīng)用市場的逐步擴(kuò)大，燃料電池系統(tǒng)成本正在不斷降低，未來很可能實現(xiàn)不依賴補(bǔ)貼而產(chǎn)業(yè)獨立化發(fā)展。