发达国家已经加速了氢燃料电池产业化应用的道路，世界知名汽车公司着手合作进行燃料汽车研发;欧盟各国也纷纷启动了燃料电池巴士项目;能源nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播商也加快了加氢站的建设。然而燃料电池能否真正替代锂电池，成为新动力的领跑者?燃料电池实现产业化的道路到底有多远?国家如何促进燃料电池汽车产业的发展?本文对这些题进行了探索和思考。
一、为什么要关注燃料电池
续航里程有限和价格高昂是制约电动汽车商业化发展的最大瓶颈，这二者都与电动汽车的核心部件电池紧密相关。作为一种新的技术产品，燃料电池以其节能、高效、无污染等优点，成为应对全球能源短缺和环境污染的重要选择之一。
1.诸多优势集于一身
燃料电池是继水力、火力、核能之后的第4代发电装置，具有安全、高效、无污染、适用广、无噪声等特点，已成为当今世界能源领域的开发热点。氢燃料电池，作为发展最好的燃料电池，具备诸多优势：
转换效率高，性能优于内燃机。氢燃料电池汽车的发动机综合效率是内燃机汽车的5～6倍。由于其能量转换效率高，也能更适应汽车加速和爬坡时的动力需求。另外，据资料显示，氢燃料电池车充电时间小于8min，单次行驶里程可以达到500～600km，是锂电池车的3～5倍。
环境亲和性，基本实现零排放。氢燃料电池的反应过程都是无污染的水反应，反应过程不产生污染物，同时以易于获得的氢气为燃料，废气中也不存在污染物，是真正意义上的清洁能源。
结构简单化，供电可靠度高。燃料电池发动机大多数为板状和管件，结构件构造简单。同时，电池主要由多个单体燃料电池串联组成，结构灵活多变，模块化的设置使得供电系统具有极高的稳定性。
2.技术突破超出原有预期
近年来，燃料电池技术实现了较大突破。制约燃料电池汽车技术实用化的3大难题：耐久性、低温工作和低成本化，目前已解决前2个。从技术角度看，燃料电池已经具备产业化的能力。具体来看：
耐久性问题已经解决。质子交换膜燃料电池最高寿命可达60 000h，小汽车应用寿命达到5 000h，大巴车已经完成12 000h验证，满足10年使用寿命的设计。
低温工作已经解决。针对各种环境的测试验证得出，目前丰田的燃料电池可以实现零下30℃的测试。
配套材料逐步升级。目前已进一步减少燃料电池中成本影响最大的催化剂用量;将双极板板材升级到超薄超轻不锈钢板;解决了加氢、储氢装置安全性问题;并掌握了燃料电池所需高纯度氢气提纯技术。
3.外部环境变化带来机遇
燃料电池汽车市场规模有望爆发。2012年，全球燃料电池系统出货量约为3万台，同比增长约34%。随着汽车厂商合作加速推广燃料电池汽车，使其有望在2015-2017年后出现爆发，日韩将成为燃料电池商业化的先驱地区。预计到2025年，全球燃料电池汽车销量将达到180万辆，市场规模将达到3 329亿元。
二、燃料电池实现产业化的影响因素
制约燃料电池商业化发展的最大瓶颈是什么?燃料电池能否真正替代锂电池，成为新动力的领跑者?燃料电池实现产业化的道路到底有多远?这些问题值得深思。
1.成本障碍
高成本是制约燃料电池产业化的关键因素。燃料电池成本中占比最高的是燃料电池组，其次是氢燃料罐和电池配件。如果未来要实现燃料电池商业化，并与内燃机汽车进行竞争，那么燃料电池组的成本必须下降，其中主要涉及3个关键部件的成本，包括：铂催化剂、电解质膜、双极板、氢燃料罐和电池配件。
铂催化剂。现在的燃料电池组都使用金属铂作为催化剂，在未来10年内很可能依旧如此。电极载铂量过高一直是阻碍燃料电池发展的重要因素。铂金具有稀缺性，而铂金行业利润较低、产量不稳定。在这些不利因素的影响下，铂金的价格未来不会降低。为了降低成本，需进一步降低铂催化剂的使用量，并寻求廉价的替代催化剂。
电解质膜。现在汽车应用中最常见的质子交换膜是全氟磺酸膜(PFSAs)，这种交换膜具有较强的氧化和还原稳定性。全氟磺酸聚合物通常被称作纳菲薄膜。目前燃料电池所用的纳菲薄膜主要依靠进口，其价格在600美元/m2左右。因此，为尽早实现燃料电池产业化应用，降低质子交换膜的价格迫在眉睫。
双极板。目前质子交换膜燃料电池最常使用的双极板是不透性石墨材料。主要是由于在燃料电池环境下，石墨的耐腐蚀性能最好，但是其制作成本较高：制造石墨双极板需经过2 500℃以上的石墨化，并需经过多次浸渍、炭化处理以达到不透性。而且由块状石墨加工成双极板，需采用精密的机械加工，加工成本也过高、加工时间长、不易批量生产。因此，需进一步改善替代金属双极板的性能，实现制备精度高、成本低、寿命长等需求。
氢燃料罐和电池配件。氢燃料罐的成本较高，从成本和小型轻量化的角度来看，需开发组合使用轻量低成本氢储藏材料和高压氢燃料罐。而电池配件方面，也可与纯电动汽车和混合动力汽车共同使用其他零部件，从而削减高昂成本。
2.燃料来源
燃料电池的类型有很多，其中氢能燃料电池研发的首要问题，就是解决氢气来源，也就是如何廉价制氢。传统工业制氢的方法以化石材料制氢、电解水制氢为主。而随着对大规模制氢需求的提高，生物制氢、热化学制氢和太阳光催化光解制氢等方法也获得广泛应用。
从成本角度来看，在燃料电池推广初期，应以分散式制氢为主，可进一步控制成本，且使用便利。但随着未来燃料电池规模化发展之后，集中制氢的成本和环保优势将会进一步突出。
3.配套设施
燃料电池汽车的推广，其中最主要的制约因素是配套设施的缺失，即加氢站的覆盖率过小，而其高昂的建设成本也使得加氢站的建设只能作为试验性经营。据统计，2012 年全球范围内新增27个加氢站，加氢站总数达到208个，其中欧洲80个、亚洲49个、北美76个、南美3个，但这些还远远不足以满足燃料电池产业化推广的要求。
4.储藏与安全
通常氢气以3种形态存储和运输：高压气态、液态和氢化物状态。短期内，高压罐储氢仍是主要氢气储存运输手段。但从长期来看，更需要具备高储氢容量、高安全性、吸/放氢速率快、长寿命和低成本的储氢材料。因此，轻质储氢材料、有机液态储氢材料等低压或常压储氢材料将成为未来发展的重点。
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