中国粉体网讯 近日，广东省10部门发布的《广东省全面推行清洁生产实施方案（2023—2025年）》提出，要有序发展氢燃料电池汽车，稳步推动电力、氢燃料车辆对燃油商用、专用等车辆的替代。
无独有偶。2023年5月5日，北京市大兴区10辆氢燃料电池公交车正式“上岗”，全部投放给兴40路车队。
作为推进“碳达峰、碳中和”的有效路径，氢能被推上了风口，尤其是在燃料电池领域。与电动汽车相比，氢燃料电池汽车在使用过程中消耗氢气和氧气，通过电化学反应发电，最后排出的是水，“零碳”是其最大优势。
（图源：pixabay）
根据中国氢能联盟的预测，2020年以后中国氢能需求持续增加，尤其是2030年以后，为达成“碳达峰、碳中和”的目标，氢能需求量将大增。2026年至2035年中国氢能产业产值将达到5万亿元。业界人士表示，氢能具有来源丰富、应用广泛、燃烧热值高、清洁绿色等特点，其燃烧热值远高于其他燃料，是目前最有潜力替代传统化石资源的“未来能源”之一。
氢燃料电池车竞争力分析
氢燃料电池车与柴油车和纯电车相比具有诸多优势：
从经济性上看，在国家示范城市群政策期内，补贴后氢燃料电池车的购车成本已经接近甚至低于柴油车和纯电车，且单位TCO与柴油车和纯电动车相比也具有一定竞争力。今后随着电堆系统规模化生产、技术进步以及加氢成本的降低，氢燃料电池车的经济性有望进一步凸显，迎来爆发式增长。
从使用便利性上看，氢燃料电池车具有与柴油车类似的便捷性，加氢时间远远短于充电时间，单次续驶里程比电动车更长，且同款车型载重量要高于电动车，同时还能满足重载、低温环境启动等苛刻条件的要求，在中长途运输方面更具有优势。
从环保角度看，氢燃料电池车与电动车一样具有零排放优势，每使用1kg氢气替代汽柴油可减排10～15kg二氧化碳，且无NOx及颗粒物排放，对于在交通领域实现“碳达峰”和“碳中和”目标具有重要推动作用。
政策支持氢能产业发展
“现在的氢燃料电池行业，跟十年前的电动车行业类似。”近日，国氢科技的技术总监陈平在接受媒体采访时表示，不论是整车，还是电池、电机这种关键零部件，国家的政策导向对产业的促进作用非常大。目前，氢能已经纳入我国能源战略，成为我国优化能源消费结构和保障国家能源供应安全的战略选择。
自2016年以来，国家加速推出氢能源相关政策，强调要加速发展氢能源产业。国家在2020年制定了燃料电池汽车示范应用的支持政策，鼓励产业集群联合开展关键技术产业化攻关。截止2022年2月，已有两批5个城市群获批，各城市群的申报方案充分地结合了组团城市氢燃料电池汽车产业链企业的技术优势，深入地挖掘了特色的应用场景，譬如家具配送、港口运输、冷链物流等，同步规划相关基础设施，并在支持技术研发、引进高质量人才、搭建创新平台等支持政策和地方配套资金上给予充分保障。
2021年10月29日，国家发展改革委联合生态环境部等部门印发《“十四五”全国清洁生产推行方案》，提出通过绿氢炼化、氢能冶金等手段加快燃料原材料的清洁替代和清洁生产技术应用示范。2022年3月，国家发展改革委、国家能源局联合发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，首次明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，并对氢能作了15年长远规划，制定了三个五年维度的发展目标。
在国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要中都提到要加快储能、氢能发展，各地方政府也相继出台氢能产业扶持政策，氢能产业的版图持续扩展。据统计，广东、北京、河南、浙江、陕西等20余个省（区、市）出台了氢能产业发展相关政策。
从国家及地方出台的相关政策来看，我国对氢燃料电池产业扶持的重心，是从系统集成逐渐扩展到上游的关键零部件以及核心材料方面。可以展望的是，随着我国燃料电池汽车城市群示范工作的不断推进，将持续拉动产业规模化发展并促进关键核心技术升级，氢能制、储、运、加、用的全链条成本将进一步降低，氢燃料电池汽车全生命周期成本将逐步和传统燃油车辆接近。
产业化速度逐渐加快
1966年美国通用汽车首次真正将氢燃料电池（碱性）应用在汽车上（Electrovan），将所有的燃料电池部件和储氢罐装在面包车的后部，整车仅容下两人，行驶里程约120英里。
1993年加拿大巴拉德动力公司研制出世界首辆质子膜氢燃料电池汽车。近20年，戴姆勒、现代、丰田等各个车企在氢燃料电池汽车方面不断研发改进，已陆续开发出NECAR、NEXO、MIRAI等一系列标志性的车型，也快速打开了氢燃料电池在全球各类车型上的全面应用。
（图源：丰田）
近5年中国氢能产业化速度明显加快，尤其是企业、资本的关注与参与大幅增加，已涌现出包括亿华通、重塑、上汽捷氢、东岳氢能等一批骨干企业正在全面加快发展步伐，努力实现后来居上。国务院办公厅在2020年发布的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》提出，力争经过15年的持续努力，燃料电池汽车实现商业化应用。
据欧阳明高院士介绍，中国氢能燃料电池系统、燃料电池汽车2022年销售超过3000辆，累计1.3万辆以上，在全球商用车燃料电池排在全球第一位，应用场景也从最开始的单一大客车到目前已经覆盖到全系的商用车，累计已有60余家整车企业推出燃料电池汽车，70余家燃料电池发动机系统企业。
根据相关研究规划，预计在“十四五”期间，我国氢燃料电池汽车保有量将达到10万辆，2035年将突破100万辆，应用场景也将会呈现出多元化发展的趋势。
另据天风证券发布的一份研报显示，中国氢燃料电池产业目前与2012年锂电池极为相似，政策自上而下支持，技术达到产业化条件，企业加快布局速度，产业链国产化进程开启，资本市场投融资热度持续上升。与日本、美国相似，我国氢燃料电池产业有较大的增量，处在行业上升阶段，万亿级产业挖掘大幕已经拉开。
卡脖子技术问题仍待攻克
对于氢燃料电池在乘用车上的应用，业内仍然存在一定的争议，这主要也在于燃料电池商业化面临成本高昂、加氢站基础设施不完善等挑战。以丰田Mirai为例，其以进口形式在国内的起售价达74.8万元，远高于丰田燃油车的售价。
中国工程院院士衣宝廉曾公开表示，要实现无补贴的燃料电池车商业化，必须大幅度降低燃料电池发动机的成本和氢气的成本，同时降低加氢站的建设费用。中国工程院院士欧阳明高指出，目前发展氢燃料电池还需要解决多方面的问题，包括成本降低、加大功率、提高效率以及延长寿命等。
氢燃料电池系统结构及成本构成
“当前国内整个氢燃料电池系统的竞争力在快速提升，但是部分核心零部件与国外差距仍很大。”未势能源科技有限公司副总裁解超表示，氢燃料电池系统主要包括电堆、质子交换膜、膜电极、双极板、催化剂，储氢系统主要包括储氢瓶、瓶口阀和减压阀等核心零部件。其中，阀门严重依赖进口，质子交换膜和催化剂也未取得实质性突破。“不是国内企业造不出来，而是在使用寿命、技术等方面达不到国外的水平。”
技术突破方面，欧阳明高院士表示：“现在车用质子交换膜燃料电池集成已经取得重大突破，相关产业链已经建立，但是电堆水平与国外仍有差距，膜电极尤其是重卡的膜电极成本很高，我们正致力于降低其成本。”
燃料电池膜电极（图源：新源动力）
“氢氧燃料电池对催化剂的要求是高催化活性、高稳定性、长寿命，目前只有铂族金属可以用，但铂族金属资源少，价格昂贵。当前铂基催化剂被少数几家国际公司所垄断，研发催化活性和稳定性更高的催化剂并实现商品化应用是关键，希望我国的催化剂产业要跟上，如果不解决这个问题，大规模发展是不可能的。”孙世刚院士表示。
参考来源：
王振华等：氢能的应用现状及展望，山东东岳未来氢能材料股份有限公司
张磊等：氢能在交通领域的应用及燃料电池汽车成本分析，中国石化销售股份有限公司
于广欣等：氢能及燃料电池产业瓶颈分析与思考，中海油研究总院有限责任公司新能源研究中心
张爽：氢能与燃料电池的发展现状分析及展望，北京新材料和新能源科技发展中心
中国工业报：政策暖风频吹中国氢能产业热潮涌动
中国能源报：氢燃料电池应用多点开花
第一财经日报：氢燃料电池车加速商业化布局国内技术突破仍存挑战
科技日报：氢燃料电池汽车产业渐入佳境
大众网：欧阳明高院士：中国氢能产业具备10万亿规模潜力
（中国粉体网编辑整理/平安）
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