“風光儲氫并舉，共享零碳生活”。2021中國綠色氫能與應用高端論壇于近日成功在長春舉辦，中國一汽集團高級工程師、吉林省汽車工業協會副會長田洪福做《氫燃料電池汽車的技術現狀與發展趨勢》主題演講，對我國現今氫燃料電池汽車的技術發展現狀及構架做出詳細分析。


田洪福 一汽集團高級工程師 吉林省汽車工業協會副會長

氫能被視為全球最具發展潛力的清潔能源之一。氫能源汽車分為兩種，氫內燃機汽車和氫燃料電池汽車，目前發展較快的是氫燃料電池汽車。

田洪福為與會嘉賓展示了氫燃料電池汽車技術路線圖，他強調，目前氫燃料電池汽車技術主要分為四大板塊：燃料電池堆、燃料電池系統、燃料電池汽車、氫基礎設施，每個板塊的技術構架都在或多或少地影響著氫燃料電池汽車的未來發展趨勢。

相較于目前的鋰電池汽車而言，氫燃料電池汽車的最大優勢在于：續航里程長（可達到500-1000km）；加氫時間短（同燃油車一樣只需幾分鐘）；轉換效率可達60-80%；由于主要驅動裝置是電機，可充分兼顧靜音性與良好的行駛性能；以可再生能源——氫氣作為燃料，氫氣可通過化石燃料在內的多種能源進行制取，來源廣泛，且行駛中的排放物只有水，可謂是新能源的理想化方案。



田洪福表示，由于國內發展時間尚短，導致氫能源汽車目前存在研發和使用成本較高、基礎設施不完善、技術難度大等諸多問題。氫燃料電池汽車的發展有多重問題亟待解決，眾多“卡脖子”技術也需要理論支撐。

當前，對FCEV推廣來說主要是建設加氫站問題。目前國際上已有加氫站主要以水電解制氫為主，少部分采用天然氣水蒸氣重整制氫，也有的是運氫到加氫站。加氫站由于需要配置壓縮機等大型設備，成本比加油站和充電站更高。未來加氫站的類型將逐漸多樣化、專業化、標準化，通過與地方政府的統籌規劃，央企與國企牽頭帶領加氫站多點開花，將形成更加完備的上游產業配套。

“目前，國外已經實現了70MPa Ⅳ型瓶車載儲氫系統在燃料電池乘用車的商業化應用；我國車載儲氫系統主要以35MPa的III型瓶為主，70MPa車載儲氫系統尚處于示范階段”田洪福說。相比III型瓶，Ⅳ型瓶在輕量化和儲氫密度方面更有優勢，另外，車載液氫和深冷高壓技術已進入研發階段。

針對質子交換膜燃料電池中常用的商用催化劑Pt/C在活性、穩定性方面存在的不足，多種途徑探索高活性、高穩定性催化劑解決方案，目前可以實際應用的仍然是Pt基合金（Pt-M）催化劑。此外，還研制出了超小PtCu合金催化劑，其質量比活性是目前Pt/C的3.8倍，展示了較好的應用前景。

關于膜電極組件（MEA）的研究進展，田洪福表示，目前研究與開發的熱點有兩方面，一是繼續提高膜電極的性能、降低Pt用量；二是開發膜電極的量產工藝、提高產能、降低成本。

國產電池電堆性能已經達到國際平均水平，而領先企業已與世界先進水平相當，新一代燃料電池電堆功率可達130kW，功率密度3.8kW/L，耐久性達到10000h。但整體來講，國產電堆在比功率、冷啟動技術、規模化生產工藝等方面還存在較大進步空間，成本還需大幅降低。

根據對燃料電池電堆及關鍵零部件發展情況的分析，“未來將會形成三縱三橫的研發布局，以純電動汽車、插電式混合動力汽車、燃料電池汽車為‘三縱’，以動力電池與管理系統、驅動電機與電力電子、網聯化與智能化技術為‘三橫’”田洪福說。到2030年，新能源汽車形成市場競爭優勢，銷量占當年汽車總銷量的40%，有條件自動駕駛智能網聯汽車銷量占比70%，高度自動駕駛智能網聯汽車在高速公路廣泛應用，在部分城市道路規模化應用，汽車新車能耗到達世界先水平。在此基礎上，要實現燃料電池汽車的產業化，勢必還需要突破一些技術，例如，提高電堆系統的可靠性和耐用性；進一步降低氫瓶的成本；加速轎車燃料電池的開發等方面。

最后，田洪福強調，未來商用車燃料電池整車技術和乘用車燃料電池整車技術將會得到質的發展，整車成本會逐步下降，各方面技術指標也將會有極大的提高。