淺談汽車燃料電池技術標準的創新研究

裴冠茹，周鵬飛

（北京億華通科技股份有限公司，北京 100192）

淺談汽車燃料電池技術標準的創新研究

裴冠茹，周鵬飛

（北京億華通科技股份有限公司，北京 100192）

燃料電池技術標準的修訂作為規范燃料電池技術，引導燃料電池汽車產業發展走向的重要工作，需要先期開展。通過對燃料電池汽車發展現狀的介紹，并對國內外目前在燃料電池技術標準化工作方面的動態進行分析，總結出中國燃料電池汽車企業標準體系建設、標準化路線及工作方案，為開展燃料電池標準化工作提供參考。

燃料電池；標準化；創新；企業標準體系

綠色能源、低排放經濟與應對氣候變化，使得全球主要汽車大國將大力發展電動汽車作為應對能源危機、環境危機的重大戰略措施。在眾多的新能源汽車中，燃料電池汽車是一種能夠實現對燃油的完全替代，并可以作為“零排放”、高效率、燃料來源廣、可再生能源等優勢而被認為是將來汽車工業可持續發展的方向，是解決全球能源問題、厄爾尼洛問題的方案之一。燃料電池技術，即結合電化學反應方程，轉變空氣氧化劑、氫氣燃料的化學能為電能的一種能量轉換裝置。

從上述能量轉換進程來看，其并未涉及到燃料燃燒，且不會有污染物、噪聲等出現，化學反應的生產物僅有水，系統效率比內燃機燃燒高2～2.5倍，只要能無障礙的保障氫能源的供給，燃料電池將會一直發電，就像發電機一樣輸出電力，是新能源汽車的最高效的動力［1］。《中國制造2025》報告中，高調指出“燃料電池將在2020年在汽車行業達到萬輛級的應用”，這對燃料電池發動機的環境適應性、電磁兼容性、性能可靠性、耐久性提出更嚴格的要求。因此，在燃料電池發動機得以產業化之前，首先需完成相關標準的修訂工作。通過這一標準的運用，以便于對市場、產品發展等提供指導，確保日后該產業得以高效、迅速而又穩定的發展。目前，這已成為亟待開展、且任務較為繁重的一項工作。

1 燃料電池技術發展狀況

1.1 國外燃料電池發展狀況

20世紀70-80年代，全球汽車產業大國對燃料電池發動機極為關注，但因科技、技術等諸多條件的限制，阻礙了這一技術發展，且逐步被邊緣化。

不過，由于目前礦產資源和污染問題等日益突出，新能源領域的發展也遭遇瓶頸，并且，隨著燃料發動機水平的不斷提升，全球汽車大國、研究所和企業對燃料電池技術發展進入更充分的研究。TOYOTA、BMW兩大公司即通過共享燃料電池技術專利，對燃料電池汽車開展了相關研究工作，且二者合作完成的試驗樣車也在2015年被順利推出，并策劃于5年后進行批量生產；Damiler集團、Ford集團、日產汽車也確定開展戰略合作，共同研發燃料電池發動機及應用車，并策劃2018年推出樣車。具體如圖1所示。

1.2 國內燃料電池發展狀況

北京億華通科技股份有限公司在燃料電池發動機領域已經從事研發工作超過10年，在2008年即與包括神力、新源動力以及大連化學物理研究所等開展燃料電池低溫啟動方面的研究，目前與福田、宇通、四方、北汽等汽車廠共同開發，開始燃料電池客車、汽車的示范使用。具體對比數據見表1、表2。

圖1 國外的燃料電池汽車

表1 國內外燃料電池動力系統比較［2］

表2 國內外燃料電池轎車比較 ［2］

2 燃料電池標準發展狀況

當前，主要由IEC/TC105（即IRC燃料電池技術委員會）負責此類發動機的標準化工作，IEC/TC105的主席是由來自日本HITACHI公司的中野博士擔任，在德國設立秘書處由來自漢堡大學的Wolfgang Winkler教授擔任秘書，其中，Charler Jacquemart博士擔任IEC中國辦負責人聯絡人。該委員會的工作小組共有12個，具體負責燃料電池模塊，包括輔助、驅動動力燃料電池在內的運輸用燃料電池、便攜式燃料電池發電系統和微型燃料電池系統等方面的標準建設工作。目前，IEC/TC105在全球范圍內發布實施了20多份標準，具體標準體系結構分布如圖2所示。

圖2 燃料電池標準體系

全國燃料電池及液流電池標委會即該委員會在中國的對口技術委員會。2008年，國家標準化管理委員會正式批準其成立，將秘書處設立于機械工業北京電工技術經濟研究所，由中國科學院大連化學物理研究所衣寶廉院士擔任主任委員，秘書長由盧琛鈺副所長擔任。委員會目前處于第2屆，共有57位正式人員以及7個觀察員。自成立開始，對國家標準化管理委員會的號召予以充分響應，且積極參與國際標準化工作，具體涉及到：曾多次對相關人員加以組織，參與IEC/TC105的工作組以及全會，在制修訂國際標準方面積極參與，不斷提升中國參與國際標準化工作的力度。

2014年11月，IEC/TC1005年會在日本東京召開，中國專家齊志剛博士獲得IEC/TC105全票通過，成為WG1（術語）的召集人。這是IEC/TC105委員會中，正式由中國專家首次擔任召集人職務，同時也是在參與國際標準化工作方面，對中國予以認可的顯著標志［3］。同時，燃料電池及液流電池標委會，一直在參與國際標準化的過程中全程跟蹤，結合中國燃料電池發動機發展需求及產業情況，持續發布燃料電池相關國家/行業標準40余項，其中等同采用國際標準（IDT）13項，中國自主制修訂國家標準27項（占總標準數量約67.5%）；燃料電池技術標準成為重要的組成部分，包括GB/T 24549—2009《燃料電池電動汽車燃料電池堆安全要求》等10多項標準在內，均與之具有關聯性。

隨著燃料電池發動機產業化及標準化的迅速發展，需要我們標準化工作者持續制修訂燃料電池技術標準和標準體系建設，并重點針對燃料電池標準開展創新性研究工作。

3 燃料電池汽車標準體系建設及發展方向

3.1 標準體系建設

目前，新能源技術的發展進入一個更新迭代的時期，其中，燃料電池技術面臨重要的戰略機遇期，標準化工作者更需要審時度勢，看清形勢，正確判斷形勢變化，爭取重塑合理的標準體系，大力推進燃料電池標準體系的建立。

燃料電池電動汽車標準制定的核心工作在于建設燃料電池電動汽車標準體系表。體系表中包括技術標準、管理標準和工作標準，該表的有效建設，不僅可有效實現發展方向、技術內涵、產品結構的融合，而且對于燃料電池的發展發現、技術標準的制修訂有重要的指導作用。由此，對“燃料電池電動汽車標準體系表”進行編制的具體原則參考如下。

1）對汽車標準體系之中，燃料電動汽車標準體系所處位置以及作用加以明確。燃料電池電動汽車也屬于傳統汽車范疇，所以，以對傳統汽車相關標準的滿足作為基礎，仍需對其需執行的產品標準予以滿足。

2）對此類汽車的構造加以分解，對獨特系統、屬性予以識別，進而對標準體系內有關項目進行分解。

3）對燃料電池、混合動力、純電動3類新型汽車標準的專一性、通用性予以識別。若帶有通用性，則可對相同標準加以運用；若具備專一性，則需單獨在項目中羅列。如此，不僅可使得齊全性要求得以滿足，且可使得修訂標準、數量降低等操作中的成本得以節約。

4）對國外現存標準加以學習，以中國燃料電池研發需求、現狀為基礎，完成體系表的編制工作，且標準項目需盡量確保齊全。但同時也需要結合中國燃料電池產業化發展需求和政策導向，將中國獨特的標準項目納入到體系表內。

5）標準體系表的動態、持續變化。在對標準體系表進行編制時，應對當前急需和長遠需求進行充分考慮后進行編制；隨著燃料電池技術的進步發展，標準項目也應進行不斷調整，這個標準體系表是處于“P-D-C-A”的不斷改進完善。

6）建設體系表時，需與產品發展方向相適應，且該體系表需與發動機的發展目標相符。

目前，中國編制的燃料電池標準體系表中，其標準項目包括基礎標準、技術標準、試驗標準等，其中，基礎標準包括：術語、定義、安全要求等；技術標準包括：技術條件、安裝、互換性等，以及保證燃料電池電動車在不同工況下，能安全、正常運行的各類標準，如車載氫系統、加氫站、加氫機等。此外，包括認證、各類管理標準等在內，也均被納入到燃料電池標準體系之中［4］。

3.2 標準化路線及方案

在中國持續推廣新能源的同時，燃料電池也得以快速發展。所以，為使得該技術持續發展的需求得到滿足，當前需持續針對燃料電池標準體系規劃、發展、建設等相關工作予以推進，進而有效而又積極地推動燃料電池標準化工作的持續、創新發展。所以，以目前燃料電池標準需求為基礎，標準化路線開展工作主要涉及到如下相關方面。

1）系統全面管理燃料電池標準工作

燃料電池涉及的標準化方面的工作比較廣泛，主要涉及到參與燃料電池標準化、宣傳標準、貫徹落實以及推廣、修訂重要標準、建設體系以及標準化工作交流等多個方面。

依照全面參與、統一管理、分工負責這一構建普通標準體系的方式，燃料電池標準化也按照這樣的原則開展相關工作，由標委會主任牽頭，組織具有技術實力、且屬于行業龍頭的委員單位負責燃料電池技術的標準體系建設，充分考慮行業內專家的標準化意見，開展標準研討、制定，對燃料電池標準的創新發展起主導和推行作用。

2）標準制定原則——“跳一跳，夠得著”

當前，燃料電池技術發展速度相對較快，與之相關的全新技術、材料等被持續推出，進而令燃料電池呈現出多元化發展趨勢。因此，我們在制定燃料電池標準的時候，需秉承“跳一跳，夠得著”的原則，在滿足燃料電池市場動態及發展的基礎上，燃料電池發展的龍頭企業，也應積極參與到國家標準與行業標準的制修訂過程中，將自主創新成果也納入其中，是企業獲得市場競爭力和提高自主創新能力的必由之路。

3）完善標準體系建設

若想有效開展有關燃料電池的標準工作，需依據燃料電池的產業、技術等的發展，且滿足“燃料電池標準體系表”的要求，結合國際形勢、國內行業/企業的燃料電池的發展需求，高度關注標準制定、修訂這一工作，并通過對燃料電池標準體系表的持續完善，使得燃料電池標準化工作符合當前的形勢要求及趨勢。

4 結論

燃料電池技術屬于起步早、前期發展慢、后程發展迅速的新能源行業，其作為“零排放”、高效率、燃料來源廣、可再生能源等優勢而被認為是將來汽車工業可持續發展的方向，是解決全球能源問題的中堅力量，因此，燃料電池標準體系建設的完善與否決定燃料電池產品的整體技術發展水平和趨勢。

中國的燃料電池技術發展起步較晚，但是不影響我們整個標準化工作的開展。目前階段，中國燃料電池技術的標準化工作開展屬于穩中有序，且取得重要成果，但還需要加大創新力度，從上到下策劃標準化體系建設，保證高標準對燃料電池產業的引導和規劃，并通過對燃料電池技術標準的持續完善，保證燃料電池產品以高性價比進入人們的生活。

［1］ 衣寶廉.燃料電池——原理、技術、應用［M］.北京：化學工業出版社，2003.

［2］ 侯明，衣寶廉.燃料電池的關鍵技術［J］.科技導報，2016，34（6）：52-61.

［3］ 中國電力電子產業網.我國燃料電池國際標準化取得新突破［EB/OL］.（2014-11-26）［2017-08-28］.http：//www.p-e-china.com/neir.asp?newsid=55516.

［4］ 田超賀，陳晨，盧琛鈺.燃料電池技術標準體系研究［J］.機械工業標準化與質量， 2014（5）：18-21.

Discussion on Creative Research of Fuel Cell Vehicle Technical Standards

PEI Guan-ru，ZHOU Peng-fei
（Beijing SinoHytec Co.， Ltd.， Beijing 100192， China）

It is important to establish fuel cell technical standards at the beginning because it guides the industry development. Through the introduction of current development of fuel cells， and analysis on its technical standardization progress in the world， the standard system establishment， method and strategy for Chinese fuel cell vehicle manufacturing is summarized， which provides references for standardization on fuel cell technology.

fuel cell； standardization； creative； enterprise standard system

U469.722

A

1003-8639（2017）12-0015-04

2017-08-28；

2017-10-30

裴冠茹（1985-），女，江蘇人，目前從事標準化和知識產權管理工作。

（編輯 凌 波）