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上周，由中国武汉资源环境工程研究院历时多年研发的汽车“格罗夫氢能源汽车”横空出世，正式在武汉光谷亮相！该辆车采用氢燃料电池组，产生电动力，行驶过程中无比环保，所排放的只有水，真正做到了零排放；可以轻松地续航1200公里；可利用工业副产品提取、制造和供应氢气，并且其加氢过程只需要短短的几分钟！

凭借着电驱动、零排放的新能源特性以及接近燃油车的使用特性，燃料电池汽车在现有技术条件下成为最有望完全代替燃油汽车的新能源汽车。然而，不少人认为燃料电池汽车政策扶持力度最大，代表着未来可预见的很长一段时期内新能源汽车的发展方向，但短时间内却难以上规模、商业化地推广。

燃料电池汽车凭什么占C位

环保

燃料电池汽车可以实现零排放或低排放，使用氢气的汽车排放物只有水蒸气；使用甲醇重整制氢的汽车，排放物只有水和CO₂，而传统汽车则会排放诸多导致环境恶化的污染物。

节能

燃料电池不受卡诺循环

扩展能源结构

氢燃料电池汽车所用的氢是宇宙中最丰富的元素，在地球上的分布也非常可观，氢气来源非常广泛，可有效改善现有能源结构。

运行平稳

燃料电池汽车（以氢燃料电池汽车为例）中氢气和氧气的化学反应是通过膜电极、电解质实现的电化学反应，氢气和氧气两者不相接触，因而属于静态能量转换装置，除空气压缩机和冷却系统外没有其他运动部件，相比于内燃机汽车的马达轰鸣，燃料电池汽车运行过程的噪声和振动都较小。

相比于其他新能源汽车，燃料电池汽车使用特性上最接近传统汽车。

续驶里程长

燃料电池汽车以车载发电系统作为能量源，有效规避了纯电动汽车续驶里程短的缺点，一次加氢可以实现300~500公里甚至更长的续驶里程。这在重载车辆（例如中重型载货汽车）上优势表现尤其明显。以特斯拉、比亚迪公布的纯电动重卡数据为例，35吨重卡依靠纯电动实现续驶里程500公里，即使性能最优的动力电池组成本也将达到百万元，且自身重量接近5吨，这是不经济、不可接受的；而燃料电池汽车则不存在这样的问题。

燃料加注方便

燃料电池汽车加注氢气时间与传统汽车燃料加注时间（几分钟）相差无几，极大地提高了长途使用的便利性。

动力性、过载能力好

燃料电池系统除了在较宽的工作范围内具有较高的工作效率外，其短时过载能力可达200%甚至更大，更适合于汽车的加速、爬坡等工况，这是纯电动汽车所无法比拟的。

正视这些“拦路虎”

燃料电池汽车固然有很多优点，但若想实现商业化推广还面临着许多制约因素。

技术难成本高

氢燃料电池汽车技术门槛很高。目前我国氢燃料电池总体上处于工程化开发阶段，相关领域技术和产业基础薄弱，技术链不完善，催化剂、双极板等关键材料以及高压储氢罐、空气压缩机、氢气循环泵、减压阀等关键零部件不具备产业化能力，主要技术性能指标如功率特性、冷启动、可靠性等距离世界先进水平还有很大差距，关键技术领域专利受制于人，技术标准未成体系，产业链尚未形成。

据美国能源部测算，只有当燃料电池的生产成本降至50美元／kW的水平才能为消费者所接受，而目前我国燃料电池生产成本动辄数百美元／kW。燃料电池汽车使用的氢气成本高，由燃料电池发电系统提供电能的成本也远高于各种动力电池，据测算，一辆燃料电池汽车的使用成本约相当于混合动力汽车的2倍、纯电动汽车的4倍，进一步影响了消费者的接受度。此外，空压机、减压阀等零部件目前的技术水平还不足以满足车辆全寿命周期使用，期间需要维护更换，而此类零部件动辄上万元、十万元，车辆维护成本较高。

贵金属铂是制约燃料电池汽车规模化发展的关键因素之一。燃料电池实现氢与氧的电化学反应需要的铂催化剂成本高昂，其他的替代催化剂性能差距很大，而地球上已探明的可开采铂储量仅能满足数百万辆燃料电池汽车的需求。

氢气获取难，加氢站缺乏

地球上游离态的氢气十分缺乏，目前获得氢气的方式无外乎工业副产品（如炼钢、烧碱）、化石能源重整（如甲醇）、电解水、太阳能制氢等几种方式。工业副产品制氢受限于原料供应，而且需要复杂的提纯工艺，具有污染性；化石能源重整依然没有从本质上摆脱对化石能源的依赖，没有实现新能源代替传统能源的目的；电解水制氢生产过程很不经济，能量损失非常大；目前利用太阳能制氢（太阳能分解水、太阳能发电、太阳光催化光解水、太阳能生物制氢）还存在效率低、成本高等诸多短时间难以克服的技术障碍，无法大规模应用。

加氢站的严重缺乏是制约燃料电池汽车发展的又一障碍。目前全球投入使用的加氢站仅百余家，且大部分为实验用途，我国绝大多数城市内都没有加氢站，城市间的道路上更无从谈起。大规模建设加氢站面临的首要问题是成本高昂，普通电动汽车充电站只需数十万美元，而加氢站却需要100万~200万美元；此外，配套设施建设也需要协调，城市规划、电力、交通、投资、加氢核心技术、行业统一标准等需要统筹考虑和推进。

氢气的特殊性

目前，燃料电池汽车通常采用高压储氢和有机储氢两种方式，前者对储氢罐、减压阀的要求很高，国内在相关领域技术产业化基础非常薄弱，并且零部件成本高昂；后者尽管在储存方面规避了高压的技术难题，但由于使用中需要将氢气从有机氰化物中分离出来，这一过程需要消耗额外能源，最终燃料电池功率只有2/3用来驱动车辆前进，大大降低了燃料电池汽车的经济性。

氢脆性也是氢气的特殊性能之一，由于氢气分子很小，会渗透进金属晶格并反复穿越，与其中的碳发生反应，造成金属的强度、韧性下降。

燃料电池的特殊性

由于燃料电池的工作特性，从启动到实现对车轮的动力输出时间较长，造成实际使用时车辆启动时间长。氢燃料电池启动时间通常超过3分钟，而甲醇或者汽油重整制氢的燃料电池启动时间则长达10分钟，比内燃机汽车长得多。此外，由于燃料电池供应燃料的辅助设备复杂，且质量和体积较大，连接部位的密封需得到可靠保证以防止燃料电池受到振动或冲击时发生泄漏，避免降低效率和安全事故的发生。

长期竞争优势如何保持？

在现有技术条件下，燃料电池汽车具备代替传统汽车、代表新能源汽车发展方向的潜力。但即便如此，燃料电池汽车短时间内一枝独秀、甚至取代传统燃油汽车并不现实，其技术的复杂性、低成本氢能的获取难度、基础设施的短缺、综合成本（产品成本、使用成本、维护成本）的居高不下，都直接影响其大规模商业化推广。

同时，燃料电池汽车在续驶里程等方面的竞争优势能否长期保持堪忧，一旦电池技术（诸如能量密度、充电速度、电池寿命等）实现重大突破，或远距离无线输电、充电技术取得理论及应用突破，燃料电池汽车在此方面的优势将荡然无存，随身负载一个小型发电站的先天劣势将使燃料电池汽车的竞争力落后于纯电动汽车。总而言之，未来燃料电池汽车与纯电动汽车，谁率先实现技术突破，谁便将得到市场认可，中短期来看，小型车纯电动化、中大（重）型车燃料电池化是可以预见的发展模式。

文章来源：中国化工信息周刊 官方微信（更多化工信息请关注微信ID：CCN-weekly）

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