基于氫燃料電池汽車產業鏈發展分析

吳東來

（中國汽車工程研究院股份有限公司 401122)

隨著經濟和科技的發展，汽車行業也得到了迅猛發展，對能源的需求量也越來越大，發展新能源和替代能源成了很多國家面臨的挑戰。氫燃料作為新型的汽車動力，因為其環保、安全而得到很多國家的青睞，目前在很多國家已經進入發展的商業化階段，但是在我國發展仍然存在著一些問題，制約氫燃料電池汽車的發展。

1 氫燃料能源的基礎設施

氫燃料基礎設施的數量和規模是運營氫燃料電池汽車的保障。目前，全球范圍內有大約321座加氫站正在運營，日本、美國、德國發展迅速，而我國現有的加氫站數量稀少，目前可以運行的僅有8座。我國的氫燃料主要為公交車、物流車或氫燃料電池乘用車服務，根本無法滿足大規模的商業要求?，F在我國正在計劃新建20多座加氫站，滿足未來市場對于氫燃料的需求[1]。

2 氫燃料電池汽車應用

氫燃料廣泛應用于汽車行業，隨著技術的不斷發展，我國氫燃料電池汽車已經建立了一整套的標準體系，包括車的用電安全和最高車速、車輛抗電磁干擾性能、核心零部件的性能、結構強度以及耐久性等，這些都規劃到這套標準體系當中。根據這套體系中的9級評價模型，我國的氫燃料電池汽車目前的整車技術處于的等級并不高，僅為TRL7級，而氫燃料汽車的電池系統和氫系統的等級，輔助系統的核心零部件等級都處于TRL3～TRL4級，其它的如質子交換膜處在TRL6級，電極材料處在TRL7級[2]。

3 我國氫燃料汽車存在的問題

雖然我國的氫燃料電池汽車已經有了很大的發展，但是與發達國家相比，還存在著很多問題。第一，氫燃料汽車的整體技術集成水平較低，缺乏設計能力和開發能力，其中的電池系統技術集成度也相對較低，工程化程度也比較低。第二，在進行汽車振動測試時，氫燃料電池系統結構會出現破損，出現管道裂口、泄漏等問題。第三，對于氫燃料電池汽車，在設計和匹配動力系統及零部件的經驗較少，在性能、安全方面仍需進一步的開發，相關技術還有待提高。第四，氫燃料電池汽車的運行在國內還屬于小規模的示范運行，加氫站數量少，服務對象主要為商用車和公交車[3]。

4 氫燃料汽車各系統的基本情況

4.1 電池系統

通過對新能源汽車試驗數據庫進行抽取測試項目分析，得出氫燃料電池的發動機性能測試占比重約為50%，說明目前我國注重系統的集成研發。而對電池發動機的性能、耐久性和車載氫系統、核心零部件等性能測試加起來不超過11%，證明了我國在這方面測試和研發處于起步階段，只有少數企業進行了實驗。在我國，氫燃料電池發動機技術不夠成熟，尤其是平臺設計和關鍵技術方面系統集成度低。還有動力系統和零部件設計的匹配經驗少，大功率電堆等關鍵部件的國產化化程度也比較低，系統控制技術需要進一步的開發。從整體上來說，我國國內的氫燃料電池系統處于起步階段，急需從各技術方面追趕國際先進水平。

4.2 汽車電堆和核心零部件的情況

現階段我國電堆依靠進口和國內2種方式，其中進口的電堆在技術方面比較高，但是價格昂貴，依賴國外技術。而國內生產的電堆在可靠性、耐久性等性能還有待提升，電堆效率低。在輔助系統中，核心零部件的造型和匹配的問題突出。比如空氣壓縮機的技術成熟度遠低于國外先進水平，設計和優化能力弱，可靠性和耐久性都沒有得到保障[4]。

4.3 汽車核心材料和部件的情況

在汽車氫燃料電池中，關鍵部件材料包括催化劑、質子交換膜和膜電極等，其中質子交換膜是核心部件，與國際水平的差距也在逐步縮短。而催化劑尚處于研發階段，電池材料級的方面卻與國際水平有明顯的差距，量產化產品比較少。

5 我國政府對氫燃料電池汽車的發展規劃

我國在氫燃料電池汽車技術上已經有了一定的發展，政府也基于技術的發展提出了一系列產業化目標。比如在2006～2010年間，我國政府實行示范運行，攻克薄弱環節和技術難關，實現了對氫燃料電池汽車的小批量生產。而在未來的十年內，政府也在計劃爭取實現氫燃料電池汽車的批量生產。到2030年，要把氫燃料電池汽車的技術水平提升到與世界先進水平相當，實現大批量的生產[5]。

目前我國的汽車公司、合資企業尚未在中國投入氫燃料電池車的研發，而私營車企并沒有實力開發氫燃料電池車的研發和開發。這些都造成了我國氫燃料電池汽車的發展緩慢，技術發展水平與國際先進國家有很大差距。

6 我國對氫燃料電池汽車的開發態度

隨著我國對外開放程度的日漸提高，我國也加緊了對氫燃料電池汽車和氫燃料電池技術的研發。但是由于技術研究的限制，這項技術并沒有很好地運用到汽車和其它產業當中。比如在氫氣的儲藏、使用和運輸等方面的技術都存在欠缺，讓氫燃料電池汽車的成本一直居于很高的水平。由于生產此類型的汽車需要大量的資金投入，很高的技術投入，沒有形成整體的產業鏈，除了大型汽車企業，大部分的汽車企業都沒有生產氫燃料電池汽車的能力。

7 氫燃料電池汽車產業鏈商業化

7.1 加強完善氫燃料電池全產業鏈

首先要利用國家的有關政策，結合各地區的優勢形成示范運行氫燃料電池的地區，積極解決好加氫設施少、標準法規等問題。其次，要合理利用現有的加油站和加氣站，完善設施和建設，健全售后服務體系。再者要加強整車廠與系統集成商的研發與集成的水平，建立產學研聯盟，推進技術的研發。最后，加強零部件的國產化和技術水平，支持各核心部件和系統的研發，形成產業鏈閉環體系[6]。

7.2 提升汽車的技術和基礎設施水平

目前，我國的氫燃料電池汽車的整體技術成熟度比較低，基礎設施的建設還未達到國際先進水平。因此要想提升技術的成熟度和基礎設施水平，可以從以下幾個方面著手。首先，主體依托客車和物流車，降低對加氫站的依賴程度。其次，建立相應的示范運行數據的平臺，分析大數據，研究氫燃料電池汽車的技術的提升方案，研究電池汽車的運營模式和發展路徑，研究氫燃料電池汽車和其它能源汽車的成本差異，進行推廣氫燃料汽車的商業化。最后，要對氫燃料電池汽車進行可靠性、耐久性的考核，并根據實際情況提出改進意見。

7.3 完善現有的零部件測評

從現有的標準體系來看，我國現有的氫燃料電池汽車零部件的測評能力和方法都遠落后于國際先進水平。雖然我國已經推出了幾十項有關氫燃料電池的標準，但是還需要繼續完善電池汽車相關的基礎設施、整車、系統和核心恐怖見的性能和環境適應性。要加強與國際先進國家的技術交流，積極參與國際上一些標準和法規的制定，加快我國現有標準的制定進度，促進氫燃料電池汽車全產業鏈的發展，并為其提高必要的先進的技術保障。

7.4 國家加大對氫燃料電池汽車的支持力度

國家支持新能源汽車的發展與推廣，支持純電動汽車發展的同時，也要支持氫燃料電池汽車的發展。政府要實行有關鼓勵企業研發氫燃料電池汽車的政策法規，加大資金投入的力度，積極開展吸引外商投資的活動，鼓勵汽車企業的氫燃料電池技術革新和跟進。

7.5 汽車企業自身要加大研發的力度

不管是整車的企業還是零部件的生產商，都應該積極嘗試新型氫燃料電池汽車技術，加快技術的工程化與產業化的進程。積極引入高素質的技術人才，完善企業的管理制度，促進汽車企業向新能源技術方向發展，提升企業的競爭力。

7.6 有關技術部門要傾向氫燃料技術的開發

氫燃料電池汽車的有關技術的發展離不開國家與企業有關技術部門的支持。國內的整車企業和零部件企業要積極轉變思想觀念，積極研發新技術，不再只關注眼前的經濟利益，只顧發展和研發適合市場需求的汽車類型，還要將這種新型的環保型汽車提到研究的日程，爭取更大更長遠的利益。

8 結束語

氫燃料電池汽車是一種新型的汽車類型，是新時期對能源和汽車行業提出的新要求。把氫燃料電池汽車技術運用到汽車企業當中，對于提高能源的利用效率，節省能源，加強環境保護都有很重要的作用。針對氫燃料電池汽車產業鏈存在的問題，政府和相關汽車企業要積極采取有效措施，提升整體技術水平和基礎設施的建設，完善氫燃料電池汽車的產業鏈和零部件的測評能力和方法，加大對新技術的支持力度，從資金、技術和人才上給與企業強有力的支持，切實做好此產業鏈的發展。