燃料電池汽車(chē)發(fā)展綜述00引言00人與自然和諧共生的現(xiàn)代化積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和，立足我國(guó)能源資源稟賦，堅(jiān)持先立后破，有計(jì)劃分步驟實(shí)施碳達(dá)峰行動(dòng)，深入推進(jìn)能源革命，加強(qiáng)煤炭清潔高效利用，加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系，積極參與應(yīng)對(duì)氣候變化全球治理。引言新能源新能源汽車(chē)00新能源汽車(chē)一次能源：石油二次能源：汽油一次能源：新能源二次能源：？？可再生能源的載體：電和氫引言燃油汽車(chē)00引言根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012―2020年）》所指新能源汽車(chē)主要包括純電動(dòng)汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)及燃料電池汽車(chē)。00北京冬奧會(huì)是迄今為止第一個(gè)碳中和的冬奧會(huì)北京冬奧會(huì)示范運(yùn)行超1000輛氫能源汽車(chē)，配備30多個(gè)加氫站。（豐田汽車(chē)、北汽集團(tuán)、宇通客車(chē)、福田汽車(chē)等車(chē)企的氫燃料電池汽車(chē)）北京冬奧會(huì)充分展示了氫能應(yīng)用潛力，有益于氫燃料電池汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)。實(shí)現(xiàn)100%可再生能源滿(mǎn)足場(chǎng)館常規(guī)電力消費(fèi)需求全球最大的一次燃料電池汽車(chē)示范引言燃料電池汽車(chē)與北京冬奧會(huì)氫

燃料電池

電動(dòng)汽車(chē)00燃料電池汽車(chē)燃料驅(qū)動(dòng)形式動(dòng)力源氫燃料電池電動(dòng)汽車(chē)引言目錄CONTENTS123氫的認(rèn)識(shí)燃料電池汽車(chē)概述燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理4國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀01氫能的認(rèn)識(shí)假設(shè)你被遺落在火星基地，需要種土豆才能生存下去。如何在火星上種土豆？土豆的生長(zhǎng)需要什么？01氫能的認(rèn)識(shí)01氫能的認(rèn)識(shí)

Ir視頻中可以反應(yīng)出氫氣的特性有哪些？氫的密度低氫氣易爆炸氫氣可以和氧氣反應(yīng)生成水氫氣的爆炸極限是4.0％～75.6％（體積分?jǐn)?shù)）01氫能的認(rèn)識(shí)2.氫的特點(diǎn)氫氣的應(yīng)用場(chǎng)景有哪些？01氫能的認(rèn)識(shí)氫的應(yīng)用012.氫的應(yīng)用氫能的利用方式主要有以下三種1）通過(guò)燃料電池轉(zhuǎn)化為電能。2）直接燃燒。3）核聚變。類(lèi)別用途舉例全能源系統(tǒng)支持大規(guī)?？稍偕茉吹恼虾桶l(fā)電，化石能源制氫＋CO2捕捉和儲(chǔ)存大規(guī)模儲(chǔ)能，其優(yōu)勢(shì)可超過(guò)蓄水電站區(qū)域能源系統(tǒng)跨部門(mén)和地區(qū)分布式能源熱電聯(lián)供提高能源系統(tǒng)彈性的緩沖器中等規(guī)模儲(chǔ)能氫的終端利用脫碳運(yùn)輸燃料車(chē)、船、飛機(jī)、火箭等脫碳工業(yè)能源工業(yè)用電、熱等脫碳的建筑熱、電和冷聯(lián)供家居、辦公室、數(shù)據(jù)中心清潔的工業(yè)原料合成氨、天然氣、甲醇。無(wú)碳煉鐵氫能的認(rèn)識(shí)01

3.氫的來(lái)源

氫在地球上屬于最豐富的元素之一，但是它不能以其自然形式存在，例如在大氣中，氫是和氧共同作用形成水存在的。在很多自然界的礦物中也能找到氫，例如天然氣、煤、石油等。要把氫存儲(chǔ)起來(lái)用作燃料，必須進(jìn)行一系列工序把這些物質(zhì)分離出來(lái)。氫能的認(rèn)識(shí)013.氫的來(lái)源氫能的認(rèn)識(shí)02燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理在結(jié)構(gòu)上燃料電池汽車(chē)與純電動(dòng)汽車(chē)有哪些不同，又有哪些相似點(diǎn)？02燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理燃料電池發(fā)展02典型燃料電池外觀(guān)燃料電池（FuelCell）是一種不經(jīng)過(guò)燃燒過(guò)程直接以電化學(xué)反應(yīng)方式將燃料（氫氣）和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的高效發(fā)電裝置，是繼水力發(fā)電、火力發(fā)電、化學(xué)發(fā)電之后的第四種發(fā)電方式。燃料電池可以持續(xù)發(fā)電，且生成物主要是水，基本不排放有害氣體，因此更加清潔環(huán)保。2.1燃料電池的概念燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理02

2.2燃料電池的優(yōu)點(diǎn)

燃料電池產(chǎn)生電能，并且由于氫和氧提供電能給燃料電池，所以燃料電池本身不會(huì)產(chǎn)生任何碳排放，排放的只有水和熱量。燃料電池的能量也比一般內(nèi)燃機(jī)更高，由內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力的車(chē)輛效率只有15%~20%，而燃料電池汽車(chē)的效率能達(dá)到40%以上。此外，如果利用燃料電池作為汽車(chē)動(dòng)力來(lái)源，其運(yùn)動(dòng)部件非常少，穩(wěn)定性更強(qiáng)。燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理022.3燃料電池類(lèi)型燃料電池的類(lèi)型很多，主要的區(qū)別在于所用的電解質(zhì)種類(lèi)不同。燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理02燃料電池基礎(chǔ)知識(shí)燃料電池分類(lèi)（依據(jù)電解質(zhì)）質(zhì)子交換膜電池輸出功率密度高，可在室溫條件下工作同時(shí)起動(dòng)迅速，主要應(yīng)用于新能源汽車(chē)。02氫燃料電池的基本結(jié)構(gòu)由電極（氫氣陽(yáng)極和氧氣陰極）、電解質(zhì)隔膜和雙極板組成。電極：燃料氧化和還原的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的場(chǎng)所，分為陰極與陽(yáng)極兩部分。電解質(zhì)隔膜：分隔氧化劑與還原劑并同時(shí)傳導(dǎo)離子。雙極板：收集電流的作用。2.4質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理02質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理02質(zhì)子交換膜燃料電池工作原理燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理陽(yáng)極陰極02燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理FuelCellLithium-ionbatteryVS電極電解質(zhì)隔膜陰極（正極）：氧氣陽(yáng)極（負(fù)極）：氫氣質(zhì)子交換膜質(zhì)子交換膜LiPF6負(fù)極：？正極：？PE/PP02燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理相似點(diǎn)：產(chǎn)生電能的本質(zhì)相同不同點(diǎn)：產(chǎn)生電能的來(lái)源不同F(xiàn)uelCellLithium-ionbattery電池（化學(xué)電池）：又稱(chēng)化學(xué)電源，是一種將物質(zhì)的化學(xué)能通過(guò)化學(xué)氧化還原反應(yīng)直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置或系統(tǒng)。VS02燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理2.5燃料電池結(jié)構(gòu)組成02燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理質(zhì)子交換膜（PEM）02質(zhì)子交換膜（(ProtonExchangeMembrane,PEM）

PEM是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心部件，是一種厚度僅為數(shù)十微米的薄膜片。

它是一種選擇透過(guò)性膜，僅為質(zhì)子（H+）傳輸提供通道，同時(shí)作為隔膜將陽(yáng)極的燃料與陰極板的氧化劑隔開(kāi)。

目前最常用的商業(yè)化PEM是全氟磺酸膜。燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理02燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理02燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理電催化劑02電催化劑

電催化劑（Catalyst）是燃料電池的關(guān)鍵材料之一，其作用是降低反應(yīng)的活化能，促進(jìn)氫、氧在電極上的氧化還原過(guò)程，提高反應(yīng)速率。目前主要為Pt/C催化劑。燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理02燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理02燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理氣體擴(kuò)散層02氣體擴(kuò)散層

氣體擴(kuò)散層(GasDiffusionLayer，GDL），其作用是支撐催化層，穩(wěn)定電極結(jié)構(gòu)，并具有質(zhì)/熱/電的傳遞功能，且必須能夠傳輸氣體。GDL必須具有良好的機(jī)械性能、合適的孔結(jié)構(gòu)、良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性。

主要材料為碳紙。燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理02燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理膜電極組件（MEA）02膜電極組件（MEA）

MEA是集膜、催化層、擴(kuò)散層于一體的組合件，是燃料電池的核心部件之一。膜位于中間，兩側(cè)分別為陰極、陽(yáng)極的催化層和擴(kuò)散層，通常采用熱壓方法黏結(jié)使其成為一個(gè)整體。燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理Sandwich-likeStructure02雙極板雙極板（BipolarPlate，BP）是電堆的多功能部件，其主要作用是傳導(dǎo)電子、分配反應(yīng)氣并帶走生成的水，也就是通過(guò)表面的流場(chǎng)給膜電極輸送反應(yīng)氣體，同時(shí)收集和傳導(dǎo)電流（多個(gè)單體電池通過(guò)雙極板串聯(lián)）并排出反應(yīng)的熱量及產(chǎn)物水。主要成分為石墨。燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理022.6燃料電池堆

單個(gè)燃料電池本身沒(méi)有多少用途，因?yàn)樗a(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)小于1V。運(yùn)用在汽車(chē)上的燃料電池通常是把數(shù)百個(gè)燃料電池組合在一起做成一個(gè)燃料電池堆。在這種布置中，燃料電池串聯(lián)在一起，這樣的電池堆的總電壓是每個(gè)單電池電壓的總和。汽車(chē)用燃料電池堆由數(shù)百個(gè)單電池串聯(lián)而成燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理02燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理022.7甲醇燃料電池由于采用氫作為燃料電池燃料時(shí)，存儲(chǔ)氫需要使用高壓氣缸的成本和安全性均不是很理想，因此另一種改進(jìn)的PEM燃料電池方法是用液態(tài)甲醇替代氫氣。甲醇燃料電池用甲醇取代了氫氣作為燃料燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理02燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理03

在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，燃料電池汽車(chē)可以有效緩解因燃油車(chē)油耗及碳排放較高帶來(lái)的環(huán)保壓力，同時(shí)續(xù)航里程長(zhǎng)、快速加注、高功率密度、低溫自啟動(dòng)等技術(shù)特點(diǎn)賦予其在長(zhǎng)程、重載、商用領(lǐng)域和寒冷地區(qū)良好的應(yīng)用場(chǎng)景，可有效補(bǔ)足純電動(dòng)汽車(chē)短板，共同推動(dòng)我國(guó)交通電動(dòng)化進(jìn)程。3.1發(fā)展燃料電池汽車(chē)的必要性燃料電池汽車(chē)概述03燃料電池汽車(chē)概述燃料電池汽車(chē)優(yōu)勢(shì)燃料電池03 燃料電池汽車(chē)是指以氫氣或甲醇等為燃料，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，依靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)。燃料電池車(chē)輛是無(wú)污染汽車(chē)，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2~3倍，燃料電池汽車(chē)是一種理想的新能源汽車(chē)。燃料電池汽車(chē)驅(qū)動(dòng)原理圖3.2

燃料電池汽車(chē)的概念及結(jié)構(gòu)燃料電池汽車(chē)概述03燃料電池汽車(chē)概述03燃料電池汽車(chē)的主要結(jié)構(gòu)是燃料電池堆及相應(yīng)的附屬裝置，右圖所示為本田FCX燃料電池汽車(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)示意圖。燃料電池汽車(chē)概述氫氣罐03其各個(gè)部件的功能是：

（1）增濕器增濕器位于燃料電池系統(tǒng)盒內(nèi)，在通往電池堆陰極的空氣管道里面。

PEM燃料電池的水管理系統(tǒng)非常重要，水太多會(huì)妨礙氧氣與正極接觸，水太少會(huì)讓電解質(zhì)變干，降低其電導(dǎo)性。增濕器的作用是平衡，通過(guò)讓正在陰極蒸發(fā)的水分循環(huán)給燃料電池提供充足的水分。燃料電池汽車(chē)概述03

（2）燃料電池冷卻系統(tǒng)正常工作過(guò)程中燃料電池會(huì)產(chǎn)生熱量。余熱會(huì)導(dǎo)致聚合物電解質(zhì)膜損壞，所以必須用液體冷卻系統(tǒng)把余熱從燃料電池堆中帶走。燃料電池產(chǎn)生的熱屬于低品位熱能，在冷卻液與周?chē)諝庵g的溫度差別很小，這種情況下，熱轉(zhuǎn)移會(huì)很慢，必須用表面積非常大的散熱器。本田FCX用一個(gè)大散熱器冷卻燃料電池，兩個(gè)小散熱器冷卻傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。燃料電池汽車(chē)概述03

（3）空氣泵在所有行駛條件下，必須以適當(dāng)壓力和流速給燃料電池堆送風(fēng)使電池堆正常工作。車(chē)載空氣泵把大氣壓縮后輸送給燃料電池的正極就能達(dá)成此功效。

（4）二次電池在燃料電池汽車(chē)中設(shè)計(jì)二次電池，可以提高汽車(chē)的駕駛性能。因?yàn)殡姶鎯?chǔ)設(shè)備能夠立即提供能量給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并且克服了燃料電池部分的加速滯后情況。燃料電池汽車(chē)概述03

1）動(dòng)力電池

大多數(shù)燃料汽車(chē)設(shè)計(jì)中用鋰離子電池或鎳氫電池作為二次電池，通常安裝在汽車(chē)后部，二次電池的構(gòu)造與燃料電池堆相似，由很多單個(gè)電池串并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)高壓電池組。高壓電池組燃料電池汽車(chē)概述03

2）超級(jí)電容器電池中存儲(chǔ)電能的另一種形式是超級(jí)電容器。電容器是一種能阻止直流電、允許交流電通過(guò)的電氣設(shè)備。然而，電容器也能利用正負(fù)電荷之間的靜電吸引存儲(chǔ)電能。

超級(jí)電容器能夠快速、高效地充放電，這個(gè)特點(diǎn)使得超級(jí)電容器很適合使用在燃料電池汽車(chē)上作為輔助二次電池用。超級(jí)電容器模塊及單個(gè)電池的結(jié)構(gòu)燃料電池汽車(chē)概述03

（6）驅(qū)動(dòng)橋用于燃料電池汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋非常簡(jiǎn)單，幾乎沒(méi)有運(yùn)動(dòng)件，這使它極其耐用、安靜及穩(wěn)定。燃料電池汽車(chē)概述03儲(chǔ)氫罐對(duì)安全性及輕量化有較高要求。車(chē)載儲(chǔ)氫瓶由多層特殊材料組成氫燃料車(chē)的儲(chǔ)氫罐，不僅要重量輕、硬度高，還需通過(guò)特殊材料防止?jié)B漏。燃料電池汽車(chē)概述（7）氫氣罐03

（8）電源控制單元（PCU）燃料電池汽車(chē)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由電源控制單元（PCU）控制，它控制燃料電池的輸出功率，并讓電在各種不同部件之間流動(dòng)。充當(dāng)逆變器就是PCU的作用之一，它把燃料電池堆輸出的直流電轉(zhuǎn)變成三相交流電，供汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用。燃料電池汽車(chē)概述02不同汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)比燃料電池結(jié)構(gòu)與工作原理03燃料電池汽車(chē)運(yùn)行原理燃料電池汽車(chē)概述03本田FCX的運(yùn)行模式

1）起步和加速時(shí)輸出由燃料電池堆和超級(jí)電容提供。超級(jí)電容在極短的時(shí)間內(nèi)輔助燃料電池達(dá)到最大的性能。起步和加速時(shí)燃料電池汽車(chē)概述3.3

燃料電池汽車(chē)的能量流03

2）輕微加速和巡航時(shí)輸出只由燃料電池提供。燃料電池負(fù)責(zé)給電動(dòng)機(jī)提供必須的動(dòng)力，電容不用輔助。輕微加速和巡航時(shí)燃料電池汽車(chē)概述03

3）減速時(shí)

能量被回收存儲(chǔ)在超級(jí)電容里。超級(jí)電容能回收在制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量，有效地提高能源效率。減速時(shí)燃料電池汽車(chē)概述03

4）停車(chē)時(shí)怠速停車(chē)。自動(dòng)怠速停車(chē)系統(tǒng)將切斷從燃料電池輸送過(guò)來(lái)的輸出，以節(jié)省燃料消耗。系統(tǒng)在感應(yīng)到駕駛?cè)瞬倏v的起步信號(hào)后，可迅速由燃料電池和超級(jí)電容協(xié)同提供所需的動(dòng)力。停車(chē)時(shí)燃料電池汽車(chē)概述033.4燃料電池汽車(chē)的挑戰(zhàn)（1）成本高PEM價(jià)格昂貴。稀有金屬Pt的大量應(yīng)用也制約著燃料電池汽車(chē)的推廣應(yīng)用。整體燃料系統(tǒng)占整車(chē)成本近7成。燃料電池汽車(chē)概述03（2）起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，系統(tǒng)抗振能力還需提高

采用燃料電池的汽車(chē)加速性能相比普通活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)還有很大差距。當(dāng)燃料電池汽車(chē)，其受到振動(dòng)或者沖擊時(shí)，各種管道的連接和密封的可靠性需要進(jìn)一步提高，以防止泄漏，降低效率，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)安全事故。（3）經(jīng)濟(jì)且無(wú)污染地獲取純氫燃料仍存在技術(shù)難點(diǎn)過(guò)重整或改質(zhì)技術(shù)轉(zhuǎn)化傳統(tǒng)的化石燃料來(lái)獲取純氫，不僅要消耗大量的能量，而且沒(méi)有從根本上擺脫對(duì)化石能源的依賴(lài)，也沒(méi)有從根本上消除對(duì)環(huán)境的污染。燃料電池汽車(chē)概述03燃料電池汽車(chē)概述03（4）氫燃料的供應(yīng)仍有大量需解決的技術(shù)問(wèn)題常用的儲(chǔ)氫技術(shù)主要包括物理儲(chǔ)氫、化學(xué)儲(chǔ)氫與其它儲(chǔ)氫。由于氫氣是最小的分子，很容易引起泄漏。而在-253℃的條件下儲(chǔ)存液氫的深度制冷技術(shù)目前還不成熟。燃料電池汽車(chē)概述03按照氫在輸運(yùn)時(shí)所處狀態(tài)的不同,可以分為氣氫輸送、液氫輸送和固氫輸送。其中前兩者是目前正在大規(guī)模使用的兩種方式。燃料電池汽車(chē)概述03（5）供應(yīng)燃料輔助設(shè)備復(fù)雜質(zhì)量和體積較大普遍采用氫氣燃料的燃料電池汽車(chē)，因需要高壓、低溫和防護(hù)的特種儲(chǔ)罐，導(dǎo)致體積龐大，也給燃料電池汽車(chē)的使用帶來(lái)了諸多不便。(6)加氫站等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)遲滯配套設(shè)施需要國(guó)家政策、產(chǎn)業(yè)鏈條、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等多方面的準(zhǔn)備，并及時(shí)制定完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，既涉及城市規(guī)劃、交通和電力等問(wèn)題，又要解決投資和經(jīng)營(yíng)者的獲利問(wèn)題，同時(shí)還要有效解決加氫的核心技術(shù)和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題。燃料電池汽車(chē)概述03加氫站是氫能供應(yīng)的重要保障加氫站的工作流程一般為氫源供氫、壓縮、儲(chǔ)存、加注。燃料電池汽車(chē)概述03燃料電池汽車(chē)概述04國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀

日本燃料電池商業(yè)化應(yīng)用處于全世界領(lǐng)先地位，加氫站基礎(chǔ)設(shè)施全世界相對(duì)來(lái)說(shuō)最完善，目前已經(jīng)在乘用車(chē)、客車(chē)、物流車(chē)和叉車(chē)等領(lǐng)域應(yīng)用燃料電池，建立了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈體系，除了少數(shù)原材料需要進(jìn)口外，全部關(guān)鍵零部件都已實(shí)現(xiàn)自主化。（1）日本燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀4.1日本燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04《國(guó)家新產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略》，將燃料電池列為國(guó)家重點(diǎn)推進(jìn)的七大新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)之首，從國(guó)家層面上著力推進(jìn)?！稓淠芘c燃料電池示范運(yùn)行計(jì)劃》，投入2.32億美元進(jìn)行燃料電池技術(shù)研究與市場(chǎng)化推廣《日本再?gòu)?fù)興戰(zhàn)略》把發(fā)展能源提升為國(guó)策，并啟動(dòng)加氫站建設(shè)的前期工作《氫能基本戰(zhàn)略》明確了中期（2030年）、長(zhǎng)期（2050年）氫能發(fā)展目標(biāo)?！稓淙剂想姵仄?chē)推廣目標(biāo)》，將在2040年普及燃料電池汽車(chē)。2004年2008年2013年2017年2018年日本氫能發(fā)展主要政策與戰(zhàn)略2014年《第四個(gè)能源基本計(jì)劃》將氫能源定位為與電力和熱能并列的核心二次能源，并提出建設(shè)“氫能社會(huì)”愿景。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04（2）日本燃料電池主要車(chē)型1)豐田燃料電池汽車(chē)2014年12月，豐田推出燃料電池汽車(chē)第一代Mirai，向征著燃料電池技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)動(dòng)力的新紀(jì)元。第一代Mirai燃料電池系統(tǒng)最高輸出功率113kW，電堆最高輸出功率114kW。2020年12月，豐田發(fā)布了新一代Mirai，二代Mirai搭載全新的氫燃料電池系統(tǒng)，燃料電池堆峰值功率128kW，由330節(jié)燃料電池發(fā)電單體串聯(lián)組成。一代Mirai二代Mirai國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀042)本田燃料電池汽車(chē)本田FCXClarity燃料電池汽車(chē)2016年，本田公司推出了旗下最新燃料電池汽車(chē)FCVClarity，所搭載的電堆體積功率密度約為3.1kW/L左右，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。該車(chē)采用雙儲(chǔ)氫罐，氫氣容量達(dá)到141L，可儲(chǔ)存5kg高壓氫氣，鋁襯里氫氣罐完美承受70MPa的內(nèi)部壓力，儲(chǔ)氫罐充滿(mǎn)氫氣僅需要3分鐘，續(xù)航可達(dá)750km。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04東京奧運(yùn)會(huì)的氫能示范(3)日本氫能產(chǎn)業(yè)的示范推廣日本超級(jí)加氫站福島氫能源研究基地在2021年的東京奧運(yùn)會(huì)上，日本政府向全球展示了一個(gè)完整的氫能基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，其中涵蓋了制造、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)浇K端應(yīng)用。首先，豐田為東京奧運(yùn)會(huì)提供了約4000輛氫能大巴，作為運(yùn)動(dòng)員往返場(chǎng)館和奧運(yùn)村的交通工具。

第二大應(yīng)用場(chǎng)景是氫能奧運(yùn)村，這是世界上首個(gè)運(yùn)用氫能進(jìn)行發(fā)電、供熱的小區(qū)，其中的戶(hù)數(shù)超過(guò)5600戶(hù)。第三大應(yīng)用場(chǎng)景是為本屆奧運(yùn)會(huì)提供能源的日本福島縣的制氫工廠(chǎng)，通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電，然后電解水的方式制備氫氣。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04職業(yè)能力二調(diào)研燃料電池汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀(1)韓國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策與戰(zhàn)略4.2韓國(guó)燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀《低碳綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略》，對(duì)燃料電池研發(fā)項(xiàng)目投資金額達(dá)16.38億元?！栋偃f(wàn)綠色家庭項(xiàng)目》,推廣家用燃料電池系統(tǒng)，計(jì)劃在2020年前安裝10萬(wàn)套1kW的燃料電池系統(tǒng)?！毒G色氫城市示范項(xiàng)目》計(jì)劃在2012年到2018年間投入總額達(dá)到877億韓元建設(shè)綠色氫城市?！俄n國(guó)貿(mào)易、工業(yè)和能源部聲明》,韓國(guó)政府和國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)決定未來(lái)5年投資2.6萬(wàn)億韓元，建立公私合作伙伴關(guān)系。《韓國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)路線(xiàn)圖》，預(yù)計(jì)到2040年，累計(jì)生產(chǎn)燃料電池車(chē)620萬(wàn)輛，建設(shè)加氫站1200座，累計(jì)發(fā)電15GW。2008年2010年2012年2018年2019年韓國(guó)氫能發(fā)展主要政策與戰(zhàn)略2015年《貿(mào)易部和環(huán)境部聲明》,到2020年，上路燃料電池汽車(chē)增至9000輛；到2030年增至63萬(wàn)輛。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04(2)韓國(guó)燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀整車(chē)：2018年，韓國(guó)燃料電池汽車(chē)達(dá)到900輛；韓國(guó)計(jì)劃2022年燃料電池車(chē)?yán)塾?jì)產(chǎn)量達(dá)8.1萬(wàn)輛，其中6.7萬(wàn)輛供國(guó)內(nèi)需求；2040年燃料電池車(chē)?yán)塾?jì)產(chǎn)量達(dá)620萬(wàn)輛，其中290萬(wàn)輛供國(guó)內(nèi)需求，330萬(wàn)輛出口其他國(guó)家。加氫站：韓國(guó)目前加氫站64座，韓國(guó)計(jì)劃2022年建成加氫站310座，2040年建成加氫站1200座。建設(shè)初期加氫站補(bǔ)貼達(dá)建設(shè)費(fèi)用的的50%。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀041)現(xiàn)代NEXO燃料電池汽車(chē)(3)韓國(guó)燃料電池主要車(chē)型現(xiàn)代NEXO燃料電池汽車(chē)2018年現(xiàn)代在CES展上公布了第四代燃料電池汽車(chē)NEXO。項(xiàng)目豐田Mirai現(xiàn)代NEXO續(xù)駛里程850km800km氫瓶容積141L，5.6kg156.6L,5kg電堆體積功率密度4.4kW/L3.1kW/L電堆單體數(shù)量370片440片電堆功率128kW95kW最高車(chē)速175km/h179km/h低溫冷啟動(dòng)時(shí)間(s)7747豐田Mirai和現(xiàn)代NEXO燃料電池汽車(chē)的參數(shù)對(duì)比國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀042)現(xiàn)代XCIENTFuelCell燃料電池重卡現(xiàn)代XCIENTFuelCell燃料電池重卡2020年，現(xiàn)代旗下全球首款氫燃料電池重卡XCIENTFuelCell正式推出搭載190kW級(jí)燃料電池系統(tǒng)和7個(gè)350L大型儲(chǔ)氫罐，一次充滿(mǎn)氫氣可行駛約400km。其7個(gè)大型儲(chǔ)氫罐可儲(chǔ)存約31kg氫燃料，同時(shí)3個(gè)高壓電池組成總?cè)萘?2kWh的電池系統(tǒng)提供了額外的動(dòng)力來(lái)源，其350kW的電機(jī)可輸出2237Nm的最大扭矩。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04職業(yè)能力二調(diào)研燃料電池汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀(1)歐洲氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策與戰(zhàn)略4.3歐洲燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀《至2005年歐洲的研發(fā)與示范戰(zhàn)略》，提出了2005年歐盟燃料電池研發(fā)所要達(dá)到的目標(biāo)推出《氫能和燃料電池我們未來(lái)的前景》,制定了歐洲向氫經(jīng)濟(jì)過(guò)渡的三個(gè)階段主要的研發(fā)和示范路線(xiàn)圖氫能源和燃料電池聯(lián)合會(huì)成立。在2008年至2013年至少斥資9.4億歐元用于燃料電池和氫能的研究和發(fā)展?！稓W洲氫能路線(xiàn)圖》，預(yù)計(jì)到2050年氫能可占最終能源需求的24％，創(chuàng)造8200億歐元的市場(chǎng)《歐洲氫能戰(zhàn)略》，計(jì)劃未來(lái)10年內(nèi)向氫能產(chǎn)業(yè)投入5750億歐元。2000年2003年2008年2019年2020年歐洲氫能發(fā)展主要政策與戰(zhàn)略2018年H2BusEurope項(xiàng)目，旨在將600輛燃料電池城市公交車(chē)投入使用。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04職業(yè)能力二調(diào)研燃料電池汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀《歐洲氫能路線(xiàn)圖》主要規(guī)劃國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04職業(yè)能力二調(diào)研燃料電池汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀(2)歐洲燃料電池主要車(chē)型奔馳GLCF-CELL1)奔馳GLCF-CELL奔馳自20世紀(jì)80年代開(kāi)啟燃料電池技術(shù)研發(fā)，2018年推出GLCF-CELL，是世界第一款燃料電池插電式混合動(dòng)力車(chē)。燃料電池支持續(xù)航437km，鋰電池支持續(xù)航49km，氫氣加注時(shí)間3分鐘。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04職業(yè)能力二調(diào)研燃料電池汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀寶馬iX5Hydrogen2)寶馬iX5Hydrogen寶馬iX5Hydrogen采用了氫燃料電池技術(shù)與最新一代寶馬eDrive電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)集成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。氫能系統(tǒng)可為這臺(tái)寶馬iX5Hydrogen提供275kW的最大功率。在儲(chǔ)能系統(tǒng)方面，寶馬iX5Hydrogen擁有兩個(gè)壓力達(dá)到700bar的碳纖維壓力罐，總共可容納6kg的氫。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04職業(yè)能力二調(diào)研燃料電池汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀4.4我國(guó)燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀（1）我國(guó)燃料電池汽車(chē)市場(chǎng)現(xiàn)狀燃料電池汽車(chē)從2016年的29輛增長(zhǎng)到2019年的3190輛，產(chǎn)量復(fù)合年均增長(zhǎng)率達(dá)到379%。2020受疫情影響略有滑坡，2021年銷(xiāo)量回升，達(dá)到1862輛。燃料電池汽車(chē)近五年銷(xiāo)量整體呈上升趨勢(shì)。1）燃料電池汽車(chē)銷(xiāo)量國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04職業(yè)能力二調(diào)研燃料電池汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀2）燃料電池汽車(chē)車(chē)型結(jié)構(gòu)

目前燃料電池車(chē)型以大型車(chē)輛為主。隨著燃料電池汽車(chē)示范政策的導(dǎo)向向中遠(yuǎn)途、中重型載貨車(chē)傾斜，2021年燃料電池貨車(chē)及專(zhuān)用車(chē)銷(xiāo)量占比大幅提升，占燃料電池汽車(chē)銷(xiāo)量的49%，燃料電池客車(chē)占燃料電池汽車(chē)銷(xiāo)量的50%，此外，還有19輛燃料電池乘用車(chē)投入運(yùn)營(yíng)。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04職業(yè)能力二調(diào)研燃料電池汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀（2）

我國(guó)燃料電池汽車(chē)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1）車(chē)用燃料電池基礎(chǔ)材料和零部件我國(guó)車(chē)用燃料電池的關(guān)鍵零部件如空壓機(jī)、氫氣循環(huán)泵、電堆、雙極板已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代?；A(chǔ)材料方面，國(guó)內(nèi)已有公司可以開(kāi)發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SEC系列電催化劑。電堆方面，一些主要電堆企業(yè)均推出了在-30?C環(huán)境中低溫啟動(dòng)燃料電池電堆，其中一些自主化開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的車(chē)用水冷型燃料電池電堆能實(shí)現(xiàn)-30?C低溫啟動(dòng)。關(guān)鍵零部件方面，一些企業(yè)的空壓機(jī)和氫氣循環(huán)泵國(guó)產(chǎn)化率可達(dá)90%，除油封、軸承兩個(gè)關(guān)鍵部件為進(jìn)口外，其余全部國(guó)產(chǎn)化。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04職業(yè)能力二調(diào)研燃料電池汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀2）燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)品型號(hào)YHTG120鏡星十二+P3XHYSYS-120生產(chǎn)廠(chǎng)家億華通重塑科技捷氫科技新源動(dòng)力額定功率(kW)120130117115系統(tǒng)功率密度(W/kg)701702631-冷啟動(dòng)溫度(?C)-35-30-30-30設(shè)計(jì)壽命(h)-3000010000100002021年代表性企業(yè)推出燃料電池系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)在燃料電池系統(tǒng)方面，得益于國(guó)家在燃料電池汽車(chē)發(fā)展上的大力支持，燃料電池系統(tǒng)集成技術(shù)發(fā)展迅速，自主程度逐漸加大。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04職業(yè)能力二調(diào)研燃料電池汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀3）燃料電池整車(chē)在燃料電池整車(chē)方面，我國(guó)燃料電池汽車(chē)以商用車(chē)為主，以北汽福田、鄭州宇通等為代表的燃料電池客車(chē)正在逐步市場(chǎng)化。4）燃料電池物流車(chē)在燃料電池物流車(chē)方面，我國(guó)也有多年的技術(shù)積淀，目前已具備商業(yè)化發(fā)展條件。福田氫燃料電池客車(chē)東風(fēng)氫芯燃料電池物流車(chē)國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04與純電動(dòng)汽車(chē)錯(cuò)位發(fā)展就當(dāng)前技術(shù)現(xiàn)狀而言，動(dòng)力電池電動(dòng)汽車(chē)更適用于城市、短途、乘用車(chē)，燃料電池汽車(chē)更適用于長(zhǎng)途、重載、商用車(chē)。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04工業(yè)用氫制取技術(shù)相對(duì)成熟，低成本氫氣供給較充足中國(guó)是世界上最大的制氫國(guó)，可為氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期階段提供低成本氫氣供給。2018年制氫成本比較我國(guó)氫氣供給預(yù)測(cè)國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04著重發(fā)展大中型客車(chē)及重中型燃料電池貨車(chē)我國(guó)燃料電池汽車(chē)發(fā)展路徑：通過(guò)商用車(chē)發(fā)展，規(guī)?；档腿剂想姵睾蜌錃獬杀?，同時(shí)帶動(dòng)加氫站配套設(shè)施建設(shè)，后續(xù)拓展到乘用車(chē)領(lǐng)域。優(yōu)先發(fā)展商用車(chē)的原因在于：公共交通平均成本低，而且能夠起到良好社會(huì)推廣效果，待形成規(guī)模后帶動(dòng)燃料電池成本和氫氣成本下降；商用車(chē)行駛在固定線(xiàn)路上且車(chē)輛集中，建設(shè)配套加氫站比較容易。當(dāng)加氫站數(shù)量增加、氫氣和燃料電池成本降低時(shí)，又會(huì)支撐更多燃料電池汽車(chē)。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀044.5我國(guó)燃料電池汽車(chē)發(fā)展挑戰(zhàn)1．支持政策仍需加強(qiáng)提高氫能的戰(zhàn)略?xún)?yōu)先地位可以促進(jìn)氫產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模推廣，提高公眾對(duì)燃料電池汽車(chē)的接受度和氫能的競(jìng)爭(zhēng)力。氫能的整體發(fā)展戰(zhàn)略，特別是強(qiáng)制性法律法規(guī)以及推廣目標(biāo)和時(shí)間表等支持政策，還需要進(jìn)一步明確。2．核心技術(shù)仍需突破燃料電池相關(guān)技術(shù)將是促進(jìn)氫燃料電池汽車(chē)商業(yè)化的重中之重，但在催化劑、質(zhì)子交換膜和碳紙等關(guān)鍵材料上，我國(guó)仍需加強(qiáng)技術(shù)突破。其他材料，如膜加濕器、雙極板、空氣壓縮機(jī)、氫循環(huán)泵的生產(chǎn)也有待進(jìn)一步加強(qiáng)。3．使用成本高、基礎(chǔ)設(shè)施不完善我國(guó)氫能使用成本仍然偏高，成本價(jià)格同發(fā)達(dá)國(guó)家還有較大差距。在基礎(chǔ)設(shè)施方面，我國(guó)建成并正式運(yùn)行加氫站僅占世界總站數(shù)的12.5%左右，無(wú)法滿(mǎn)足大規(guī)模商業(yè)運(yùn)營(yíng)的要求。4．標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)仍不完善由于日本在燃料電池汽車(chē)技術(shù)方面的領(lǐng)先地位，聯(lián)合國(guó)即將出臺(tái)的關(guān)于燃料電池汽車(chē)的全球技術(shù)法規(guī)將在很大程度上采用日本標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)我國(guó)氫能發(fā)展會(huì)產(chǎn)生一定影響。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04關(guān)鍵技術(shù)相對(duì)國(guó)際先進(jìn)水平差距仍存國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀044.6我國(guó)燃料電池汽車(chē)發(fā)展對(duì)策（1）

國(guó)家氫能與燃料電池汽車(chē)發(fā)展政策國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04燃料電池汽車(chē)補(bǔ)貼政策目前一臺(tái)10米燃料客車(chē)（80KW電堆+20千瓦電池）整車(chē)成本近200萬(wàn)元，其中燃料電池系統(tǒng)成本占比超六成。該車(chē)型獲得的國(guó)家+地方補(bǔ)貼總數(shù)約在100萬(wàn)元左右，占整車(chē)成本的一半。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04職業(yè)能力二調(diào)研燃料電池汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)燃料電池汽車(chē)發(fā)展路線(xiàn)圖國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04職業(yè)能力二調(diào)研燃料電池汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀（2）

燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用政策2020年9月，發(fā)布了《關(guān)于開(kāi)展燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用的通知》，將對(duì)燃料電池汽車(chē)的購(gòu)置補(bǔ)貼政策調(diào)整為“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”方式，對(duì)符合條件的城市群開(kāi)展燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)和示范應(yīng)用給子獎(jiǎng)勵(lì)，示范期暫定四年，中央財(cái)政對(duì)示范城市群按照示范目標(biāo)完成情況給予獎(jiǎng)勵(lì)，獎(jiǎng)勵(lì)資金由地方和企業(yè)統(tǒng)籌用于燃料電池汽車(chē)核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、人才引進(jìn)及團(tuán)隊(duì)建設(shè)，以及新車(chē)型、新技術(shù)的示范應(yīng)用等。燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用政策是我國(guó)新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的創(chuàng)新之舉，明確了燃料電池汽車(chē)的政策支持方向。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀04職業(yè)能力二調(diào)研燃料電池汽車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀（3）

氫能與燃料電池汽車(chē)發(fā)展對(duì)策展望圍繞氫能關(guān)鍵設(shè)備、燃料電池核心材料等方面的關(guān)鍵技術(shù)，布局開(kāi)展研發(fā)攻關(guān)，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新成果落地。1.支持核心技術(shù)創(chuàng)新2.完善配套支持政策各城市群應(yīng)盡快明確燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用方案，制定發(fā)布城市群獎(jiǎng)補(bǔ)政策重點(diǎn)支持范圍、資金分配機(jī)制和實(shí)施細(xì)則。3.適時(shí)擴(kuò)大燃料電池汽車(chē)示范區(qū)域在燃料電池汽車(chē)示范城市群基礎(chǔ)上，穩(wěn)步推進(jìn)燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用。4.強(qiáng)化車(chē)輛與加氫站運(yùn)營(yíng)安全管理5.開(kāi)展氫燃料電池汽車(chē)全過(guò)程信息化運(yùn)營(yíng)監(jiān)管加快完善燃料電池汽車(chē)示范相關(guān)的氫能制、儲(chǔ)、運(yùn)、加、用全鏈條安全保障和應(yīng)急管理機(jī)制與體系。構(gòu)建覆蓋氫能制、儲(chǔ)運(yùn)、加以及終端應(yīng)用各環(huán)節(jié)的氫燃料電池汽車(chē)大數(shù)據(jù)監(jiān)管平合。國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀044.6我國(guó)燃料電池汽車(chē)相關(guān)企業(yè)介紹（1）

宇通客車(chē)細(xì)分產(chǎn)品8米公交10米公交12米公交8.9米公交車(chē)型ZK6856