爆发潜力 燃料电池汽车正在从梦想走向现实

作为FCEV的驱动力，燃料电池是其核心部件。

某种程度上，燃料电池的创新水平将决定FCEV的产业化进程。

燃料电池汽车 ● 追求极致汽车 当代清洁能源汽车已进入多元化、多元化、多维度发展的世纪。

在电动汽车尤其是纯电动汽车领域，它们主导着发展。

不过，值得注意的是，FCEV也是电动汽车序列中重要且理想的新兴产品。

如今，包括我国在内的全世界正在掀起一波FCEV热潮。

这得益于FCEV经过长期的创新积累、进化实验试制和试验，在诸多相关科技领域取得了突破。

无论是原理上的验证、结构上的整合，还是功能上的进展，都已经取得了很好的进展。

形成了波浪式的过渡。

可以说，我们看到了FCEV走向产业化的大势。

。

由此，国内外科学家、工程师、学者、企业家等人士再次提醒，FCEV可能是汽车的最终产品，将引发人们向往的氢经济社会的到来。

在近期的一些汽车行业论坛上，汽车及相关行业的人士表达了对FCEV发展的更多信心，认为不应再停留在示范阶段，而应大力推进商业化进程。

这是推动实体经济迈向新方向的重要一步。

发展是推动汽车工业由大到强的有力举措之一。

那么FCEV有哪些优势呢？请看FCEV的主要能源氢的能量密度是相当不错的。

以世界标准KW·h/kg为系数，氢能为33.3，天然气为13.8，汽油为12.1，煤气为8.4。

氢能比汽油高2倍。

氢作为二次能源，资源十分丰富。

只要有水，就可以产生氢气。

还有许多其他的氢气生产方法。

它是人类社会取之不尽、用之不竭的“氢矿”。

在运行过程中，FCEV 仅排放水。

，大气污染和温室气体排放均应“零”；目前的FCEV充满电后可行驶数公里，充电只需3分钟，并且仍在改进中；目前FCEV的制氢成本昂贵，但我们需要更仔细地审视前景。

也许10年前左右，价格会和传统内燃机一样，然后继续下降。

到年内基本可以实现氢气零成本运行； FCEV智能汽车也将在不久的将来出现。

尤其要注意克服氢能运行不安全的一些隐患，成为更安全的产品。

当然，目前一些人士主义者认为，制备和应用氢能的成本很高，提炼高纯度氢气也很困难。

这些缺点很难克服。

我想用全息论中的进化推理方法，即溯因法来分析它，即事物的发展分为可逆和不可逆。

例如，如果我们使用汽油和柴油汽车，就不可避免地会出现空气污染和温室效应。

虽然可以减少，但不会消除。

氢气无害且无毒。

目前氢气成本高的问题是可以克服的。

前者是不可逆转的。

后者是可逆的，也就是说我们以此为基础来把握事物的现状和未来的本质问题，并确定其目的。

这就印证了为什么人们要用如此两百多年的悠久历史来坚持探索和研究氢和燃料电池问题，可以说，一门重大科学的应用从构思到落地往往要经历一个自然的历史过程。

诞生，然后发展和成长。

这是历史演变的必然规律，也是最终要达到的目标。

关键因素。

FCEV是一种既古老又新兴的高科技产品，已有200多年的悠久历史。

2000年，英国人科学家H.戴维发明了燃料电池原理； 2000年，英国科学家蒙德首次采用工业煤与空气合成装置生产氢气，并正式使用燃料电池的名称； 20世纪50年代，英国剑桥大学培根教授用高压5kW燃料电池用氢气试制成功并在实验室使用； 2001年，美国GE公司在阿波罗登月飞船上安装燃料电池提供动力； 2007年，美国总统布什制定了《自由汽车计划（Freedom CAR）》来研究和应用燃料电池汽车产业全球化问题，为此FCEV的不断探索留下了很多经验和教训；美国于2015年提议成立《氢能经济国际合作伙伴（IPHE）》，美国、西欧等15个国家参与，其中包括中国。

2018年5月IPHE第二次指导委员会会议在北京人民大会堂召开。

2007年，美国通用汽车公司和加拿大著名的巴拉德燃料电池公司在雪佛兰Equinox轿车上安装了燃料电池进行试运行。

他们仍在继续改进实验；同年，欧盟提出《欧洲清洁都市交通计划（CUTE）》，计划在阿姆斯特丹、汉堡、伦敦、卢森堡、马德里、斯德哥尔摩等城市开展燃料电池公交车示范运营； 2016年，德国戴姆勒-奔驰汽车公司启动FCEV全球巡回演示，并投入使用36辆Citano燃料电池公交车。

，20家运输运营商负责旅游，整个运营里程已达10000公里；欧盟2016年发布《地平线年计划》，指出到2019年，各类燃料电池汽车应用量将达到20万辆，加氢站、氢源50%以上来自非石化能源，成本要降低90% %; 2016年5月，第23届国际IPHE指导委员会在我国武汉召开，对国际氢能和燃料电池的最新进展以及下一步的发展进行了良好的交流。

该计划也为我国加强国际合作、资源共享提供了良好机遇； 2017年5月在上海举办并进行了展示，特别关注制氢和燃料电池设备，对FCEV的发展起到了很好的推动作用。

助推作用。

这里需要指出的是，国际汽车界的人士认为2020年是FCEV元年。

这主要是基于日本丰田“Mirai”正式进入早期商业运营。

Mirai功率kw，扭矩N·M，相当于2.0发动机轿车水平，续航里程数公里。

日本的费用是1万日元，政府补助1万日元。

市场售价为1万日元（约合人民币26万元），与“皇冠”轿车的价格相近。

丰田每年生产和销售 10,000 辆汽车，其中三分之一用于出口，并计划每年推出 30,000 辆汽车，为东京奥运会做准备。

与此同时，本田、三菱、马自达、大发等企业也推出了各具特色的FCEV。

本田的 Clarity FCEV 续航里程为 100 公里。

近日，日本通产省宣布，力争实现每年1万辆汽车和每年1万座加氢站的目标。

相应地，必须提高质量、成本和配套工程设施，形成规模化进入市场的能力。

中国也是高度重视并积极发展FCEV的国家。

早在20年前，“十一五”重大专项中就明确提出安排3.8亿元支持燃料电池汽车研发；在“十一五”和“十二五”规划中，在节能和新能源汽车重大项目中，FCEV被列为重点支持发展的项目； 2017年1月，同济大学、清华大学、武汉理工大学、重庆大学共同参与，在上海成立。

一汽、东风、上汽、长安、奇瑞等汽车及零部件企业、燃料电池及其关联企业均参与其中。

目的是加紧实施产学研合作，更好攻克核心技术，促进燃料电池汽车产业又好又快发展；今年4月，三《汽车产业中长期发展规划》工信部进一步强化FCEV战略地位，提出了三个时间节点要求：2018年在特定领域公共服务用车领域小规模示范应用、2018年在特定领域公共服务用车领域批量应用私家车和公务用车领域。

不少于1万辆，年内将在私人乘用车和大型商用车领域进行大规模推广，不少于10万辆。

同时，三部委发布声明称，除燃料电池汽车外，其他新能源汽车补贴标准将进行必要的下调，而燃料电池汽车补贴标准不变，不再有补贴。

甚至对某些车型进行一些改变。

提升。

这表明国家在宏观层面对氢能和燃料电池汽车越来越重视和支持。

企业层面，我国首辆FCEV于12月在清华大学测试成功。

今年12月，通用汽车与上汽集团合资的泛亚技术中心研发出“风凤凰”FCEV。

2016年北京奥运会，有20辆各类燃料电池汽车用于赛事示范交通；2016年上海世博会，有40辆各类燃料电池汽车用于会议示范交通。

上海荣威第四代FCEV于2016年生产，续航里程为公里。

宇通客车公司率先推出燃料电池客车，年产9辆，计划年产9辆。

宇通第四代燃料电池客车续航公里、成本降低50%、加氢10分钟。

北汽福田汽车公司还推出了“欧辉”牌燃料电池客车，并计划派出28辆到广州、佛山进行示范运营。

东风汽车公司首款EQ燃料电池厢式运输车已上市，续航里程达100公里。

据统计，迄今为止，我国已研发试制了多款各类燃料电池汽车，并在各个时期进行示范运营。

工业和信息化部2019年6月2日发布的公告《新能源汽车推广应用推荐车型目录》包括5类燃料电池客车和2类专用车和卡车。

如果2018年公布了一种燃料电池汽车，则国家目录中的FCEV共有8种类型。

该车型已被确认正式作为商品对待，但目前的生产量还很小，急需改革和完善。

● 激发氢能的巨大潜力。

氢能作为燃料电池的“燃料”，非常重要，必须先行。

氢是一种无色无味的气体，广泛分布于地球表面、地幔、地核和大气中。

它是宇宙中最重要、最轻、最干净、最丰富的元素之一。

氢主要以化合物的形式存在。

最突出的表现就是水。

氢占水总质量的1/9。

如果通过电解水制氢，能量密度非常高，效率可达80%。

氢也存在于一些矿物质中。

例如，绿柱石、电气石、顽辉石的结构中，大部分以极少量的气态存在；氢也分布在地球上不同的气层中，含量随高度的不同而不同，也有少量的氢存在；更有趣的是氢还是生命元素。

人体中有81种元素。

氢占10%，排在氧和碳之后第三位。

因此，氢也可以称为有机物。

氢还发挥着重要作用，那就是它的同位素将为正在开发和测试的核聚变电站提供基础原材料。

我们曾经用“氕”来代表氢，它的同位素“氘”和“氚”也被称为重氢。

资源极为丰富且无辐射危害。

众所周知，人们首先发明了原子弹，后来又发明了氢弹，这实际上是核裂变和核聚变概念和应用的革命性变化。

欧盟认为核聚变电站可以在2020年投入商业使用，中国专家认为可能在2020年投入使用。

目前我们已经与美国、英国、法国、日本结成联盟、德国等国家多年来共同开发核聚变电站。

可以预见，如果核聚变电站投入使用，用电几乎不花钱。

它将太便宜了，非常安全，无放射性，非常清洁无害，将被称为“模仿太阳的工厂”。

氢气在人工条件下形成三种形态： 气态氢：这已成为氢气的正常状态，是衡量氢气物理和化学质量的标准形态；液氢：目前采用高冷却方式形成，可在零下℃下促进氢液化，例如目前航天火箭上的推进剂是液氢；固态氢：在超高压下，液态氢被迫析出为具有导电金属特性的固态氢，因此又称金属氢，具有良好的超导性和超能量，在航天、航空和军事方面有特殊用途工业上，在民用工业上也有很好的用途。

氢气的制备历史也很悠久，方法也很多样，适合不同的时代和地点，需要不断的改进和创新。

有电解水制氢、水煤气法制氢、石油、天然气热合成热裂解制氢、焦炉煤气冷冻制氢、盐水电解制氢、发酵制氢等。

酿造工业、甲醇裂解吸附制氢、铁与水蒸气反应制氢等。

当代较新的制氢方法，如生物质制氢、微生物酶制氧、海水淡化制氢、可再生能源等风能、太阳能、水能、地热能、海洋能发电制氢，我国已建成海水制氢多个海水淡化项目，总规模90万吨/日，并开展制氢示范工作淡化水已得到推广。

氢气的储存包括民用和工业气源和运输，例如FCEV气源的储存方式包括加压气体储存。

目前国际上普遍使用压力高达70Mpa的FCEV储氢罐；液氢储存对于氢气储存非常重要。

坦克的技术要求很高。

罐内温度与外界温度密切相关。

内部容器结构复杂，防止热量泄漏。

它也用于 FCEV。

金属储氢是利用氢气与多种不同金属化合物生成金属氢化物，如铝、钒、镁、稀土系列等。

这种方法储氢容量大，单位体积储氢密度好，储氢时间长储存循环寿命长，成本低；还有非氢化物储存，如氮、硼、硅、甲醇等氢气储存在里面，化合物溶解时放出氢气。

相对新型的纳米碳储氢在碳微孔中储存大量的氢，是一种很有前景的储氢方法。

还有用于电化学储氢的碳纳米管，已被证明具有较高的储氢能力，具有良好的应用前景，正在FCEV中被选用。

氢气输送和填充。

氢的运输在气态和液态下均已实现大规模应用。

由于用户和要求不同，氢气可以在管网中使用，也可以与天然气输送管道共用。

还可以通过储氢容器安装在车辆和船舶上。

管网适合大运量需求，航运、汽车运输适合分散需求。

场合。

目前，推广FCEV的主要问题是加氢站的建设。

今年5月，全球首个FCEV加氢站在德国慕尼黑机场建成。

目前世界上有加氢站主要通过水电解制氢。

少数采用天然气蒸汽重整制氢，有的还将氢气输送至加氢站。

截至今年1月，全球已安装28个站，其中日本28个、欧洲97个、美国75个、韩国80个、中国4个、澳大利亚1个。

中国的加氢站位于北京、上海、广州和郑州。

未来，FCEV示范区将建设加氢站。

今年，中科院大连化学物理研究所和同济大学发明了结合风能和太阳能制氢的加氢站。

它每天可以产生氢气。

满足台湾FCEV续航里程需求。

美国Hydlisson已在中国设立移动加氢站业务，并正在寻求建设加氢站的合作。

预计到2018年，全球将有12座加氢站，比目前的数量增加18倍，以满足FCEV发展的需求。

据Persistence市场研究公司预测，全球氢气需求量将从2018年的1亿立方米增加到2018年的1亿立方米，增长27%。

尤其是中国，将成为全球最大的氢能需求和生产国。

氢能拥有如此多的优点，但人们仍然担心氢能的安全性。

他们认为氢能是一种易燃易爆的气体，特别是它的扩散速度相当快。

与空气接触形成混合气体，爆炸极限更高。

宽度。

为此，我专门咨询了相关专家，得到的答案是，氢气在燃烧时很容易迅速喷发，但它是直线逸出的。

与汽油、柴油不同的是，它燃烧后不易疏散，在原有区域有较大的滞留、停留和分散性，因此氢气的燃烧风险并不比汽油、柴油高。

同时，人们近年来在制氢全过程中针对漏电、静电、电气防爆、脆化等不安全因素进行了大力改善，并在实践中取得了较好的安全验证。

例如，本田的Clarity已于2016年在日本和美国销售。

燃料电池的三个储罐嵌入在底盘框架中。

虽然车辆底部有振动，环境恶劣，容易发生碰撞，但他们认为在技术上经过了反复测试。

可以放心使用，而且大多数乘用车都将氢气罐放在车顶，发生事故时对车内影响不大。

不过，车企认为，尽管有这些安全措施，但他们对氢能的安全性不能掉以轻心。

他们仍然将其视为全产业链的安全措施，并不断改进，不断提高安全可靠性水平。