世界各國宣布到2050年實(shí)現(xiàn)碳中和。全球汽車業(yè)圍繞新氫燃料電池汽車展開了激烈的競爭。
韓國進(jìn)出口銀行海外經(jīng)濟(jì)研究所曾經(jīng)表示，到2050年氫將占能源消費(fèi)總量的18%，屆時(shí)將有4億輛乘用車和2000萬輛商用車使用氫能源，相當(dāng)于達(dá)到全球汽車總數(shù)的20%。
全球各大車企正加快挺進(jìn)氫燃料電池汽車市場的腳步。韓國現(xiàn)代汽車推出了氫燃料電池汽車Nexo和卡車XCIENT Fuel Cell，并且在氫燃料電池汽車領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭。2020年3季度為，現(xiàn)代汽車在全球氫燃料電池汽車市場上的占有率達(dá)到73.8%，而排在第二位的日本豐田（11.5%）差距高達(dá)60%。
預(yù)計(jì)氫燃料電池汽車將成為未來新能源汽車的領(lǐng)頭羊，全球著名的奔馳、豐田、雷諾等跨國車企也開始關(guān)注氫燃料電池汽車市場，紛紛向現(xiàn)代汽車發(fā)起了挑戰(zhàn)。
比如法國著名的雷諾集團(tuán)最近宣布，將與世界最大氫燃料電池企業(yè)之一的普拉格能源（PLUG）成立合資企業(yè)。雷諾通過這個(gè)計(jì)劃搶占?xì)W洲以燃料電池為基礎(chǔ)的中小型商用車市場30%以上份額。日本著名的豐田公司最近也收購了葡萄牙巴士制造企業(yè)凱達(dá)諾的股份，搶先占領(lǐng)了歐洲氫燃料電池巴士市場。
奔馳母公司——德國戴姆勒與瑞典沃爾沃卡車2020年6月成立了研發(fā)氫燃料電池卡車的合資企業(yè)，目標(biāo)是2023年試運(yùn)行，2025年推出了氫燃料電池卡車概念車GenH2。
氫能源汽車作為新能源汽車中的一種，氫燃料電池汽車是中國未來發(fā)展的重點(diǎn)之一。值得一提的是，十四五”規(guī)劃發(fā)展綱要也將氫能源作為未來發(fā)展的重點(diǎn)。
2020年9月，財(cái)政部等五部委聯(lián)合發(fā)文，明確“調(diào)整補(bǔ)貼方式，以獎(jiǎng)代補(bǔ)，開展燃料電池汽車示范應(yīng)用”。2020年10月，中國汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》中提出，至2035年，新能源汽車市場占比超過50%，燃料電池汽車保有量達(dá)到100萬輛左右。
截至2020年底，全國多個(gè)城市共頒布了40多個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)政策。進(jìn)入2021年以來，各地利好消息仍不斷涌現(xiàn)，到2月中旬，今年新招標(biāo)和中標(biāo)的氫燃料電池汽車數(shù)量在短短一個(gè)半月內(nèi)就到近700輛，占2020年全年公開招標(biāo)數(shù)量的近79%，超過去年全年氫燃料電池汽車產(chǎn)量總數(shù)的一半。
2020年全球主要經(jīng)濟(jì)體已建成加氫站527座，在運(yùn)營504座。在運(yùn)營加氫站中，歐盟以179座高居榜首，日本以137座緊隨其后，中國以101座全面超過德國的89座位居第三。美國因疫情影響，在運(yùn)營加氫站由2019年的48座降至2020年的42座，韓國則因此實(shí)現(xiàn)趕超，將成為在運(yùn)營加氫站第四多的國家。
2020年全球主要經(jīng)濟(jì)體已建成加氫站527座，在運(yùn)營504座。在運(yùn)營加氫站中，歐盟以179座高居榜首，日本以137座緊隨其后，中國以101座全面超過德國的89座位居第三。美國因疫情影響，在運(yùn)營加氫站由2019年的48座降至2020年的42座，韓國則因此實(shí)現(xiàn)趕超，成為在運(yùn)營加氫站第四多的國家。
從運(yùn)營加氫站和氫車保有量來看，2020年中美日韓四國在運(yùn)營加氫站的增速為33．60％，氫車保有量增速為34．32％，車站增速整體比較匹配。韓國和日本都是最早一批布局氫燃料電池技術(shù)的國家，但近年韓國大有趕超日本之勢。美國受困于疫情，氫能技術(shù)研發(fā)方面保持繼續(xù)保持領(lǐng)先，但產(chǎn)業(yè)化有所放緩。中國車輛推廣規(guī)模為7352輛，加氫站建設(shè)相較于其他國家處于領(lǐng)先地位，為氫車的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件。法國軌道交通建設(shè)巨頭阿爾斯通公司11月9日宣布，由他們生產(chǎn)的世界首款以氫為能源的火車將于2021年在德國正式開跑。
什么是氫燃料？
是指液態(tài)氫燃料。燃燒一克氫能釋放出142千焦?fàn)柕臒崃?，是汽油發(fā)熱量的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。它燃燒的產(chǎn)物是水，沒有灰渣和廢氣，不會(huì)污染環(huán)境。氫是一種無色的氣體，氫的重量特別輕，它比汽油、天然氣、煤油都輕很多，氫燃料被認(rèn)為將會(huì)成為21世紀(jì)最理想的能源。氫燃料作為能源的突出特點(diǎn)是無污染、效率高 、可循環(huán)利用。氫燃料擁有三大優(yōu)勢如下：
優(yōu)點(diǎn)一：無污染。氫燃燒時(shí)很清潔，除了生成水和少量氮化氫外，不會(huì)產(chǎn)生比如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、鉛化物和粉塵顆粒等對(duì)環(huán)境有害的污染物質(zhì)，即使有少量的氮化氫，但經(jīng)過適當(dāng)處理也不會(huì)污染環(huán)境，而且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。
優(yōu)點(diǎn)二：效率高。除核燃料外，氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142.351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。重要的是氫的燃燒性能好，點(diǎn)燃快，可燃范圍廣，且燃點(diǎn)高，燃燒速度快。
優(yōu)點(diǎn)三：來源廣。氫在大自然中分布十分廣泛。比如水就是氫的大"倉庫"，其中就含有11%的氫。泥土里約有1.5%的氫; 在石油、煤炭、天然氣、動(dòng)植物體內(nèi)等都含有氫。氫的主體是以化合物水的形式存在的，而地球表面約70%為水所覆蓋，儲(chǔ)水量很大，因此，氫是"取之不盡、用之不竭"的能源。
為什么氫燃料汽車受寵？
氫燃料電池汽車也屬于電動(dòng)汽車，只不過它的“電池”是氫燃料電池。和普通化學(xué)電池相比，燃料電池需要經(jīng)常補(bǔ)充氫氣。氫燃料電池技術(shù)是未來改變?nèi)祟惿畹男录夹g(shù)之一，成為人類解決石油危機(jī)的重要方式。
氫燃料電池汽車尾氣排放是水，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)零污染排放。氫燃料電池汽車是以氫氣作為燃料。它將氫氣送入汽車燃料缸中，然后與燃料電池發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氫和空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)換為電能為汽車提供驅(qū)動(dòng)，所以，這個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程唯一的副產(chǎn)物就是水或蒸汽，沒有任何二氧化碳產(chǎn)生，十分環(huán)保。
比如日本豐田首款氫燃料電池車Mirai，充滿燃料的Mirai擁有差不多和傳統(tǒng)汽油車一樣的巡航里程，可以達(dá)到約500公里；同時(shí)它的動(dòng)力上也非常不錯(cuò)，Mirai的最大馬力為155馬力(114千瓦)、最大扭矩335N·m、最高時(shí)速能達(dá)到178公里，特別是從起動(dòng)、加速到100公里/小時(shí)僅僅需要9.6秒，因此，完全能夠滿足平常的開車需求。值得一提的是，氫燃料填充時(shí)間僅僅需要大約3分鐘即可，實(shí)際上，和傳統(tǒng)的汽油車加油時(shí)間幾乎差不多。
氫燃料汽車與電動(dòng)汽車到底優(yōu)勢在哪里？
1、氫燃料電池汽車主要優(yōu)勢是方便。相比電動(dòng)汽車，氫燃料電池汽車只需要3到5分鐘就能充滿高壓儲(chǔ)氣罐（70Mpa），并非人們想象的需要等幾個(gè)小時(shí)來充滿電。而電動(dòng)汽車要達(dá)到這個(gè)條件，就必須更換整組的電池。
充電最快的特斯拉eslaModelS至少需要20分鐘才能充滿電，但它的行駛距離甚至還不到氫氣燃料電池汽車的一半。因此，氫燃料電池汽車平常使用十分更方便。汽車制造商們據(jù)此認(rèn)為，希望尋找更環(huán)保汽車的消費(fèi)者也許會(huì)認(rèn)為燃料電池汽車要比電動(dòng)汽車更實(shí)用。
2、氫燃料汽車在性能及環(huán)保方面，氫燃料電池汽車和電動(dòng)汽車一樣使用電動(dòng)馬達(dá)。但燃料電池會(huì)更加適合皮卡車及SUV，而目前鋰電池則無法滿足這些車型的需要，特別是鋰電池比燃料電池組（儲(chǔ)氫罐）重很多。
3、氫燃料電池汽車的價(jià)格和維護(hù)費(fèi)用比電動(dòng)汽車貴。比如豐田Mirai、日產(chǎn)Leaf的價(jià)格盡管比特斯拉便宜不少，但是給燃料電池汽車加氫氣價(jià)格大約為3美元（換算成每加侖汽油等效產(chǎn)品后）。經(jīng)測算，這樣給一輛車加滿氫氣需要花費(fèi)大約50美元。意味著一輛氫燃料電池汽車的維護(hù)成本是豐田普銳斯混合動(dòng)力汽車的2倍，并且是電動(dòng)汽車的四倍。
4、燃料電池汽車最主要問題是：制造氫氣燃料要消耗比普通電動(dòng)汽車更多的能源，因此，出現(xiàn)污染是一個(gè)很嚴(yán)重問題。而獲得綠色氫氣的唯一可行的方式是通過電解。而這個(gè)過程消耗的電可更好地用在普通電動(dòng)汽車上。
氫燃料汽車發(fā)展遇到哪些瓶頸呢？
1）氫氣來源問題。由于氫氣不像氮?dú)夂脱鯕馐强諝庵械淖钪饕M成元素，如果得到氫氣，可以通過電解水，但這個(gè)方法十分不經(jīng)濟(jì)，能量損失非常大。這個(gè)方法是先從電解水開始的，利用耗費(fèi)的電能來產(chǎn)生氫氣，而氫氣在發(fā)電過程中仍然會(huì)存在能量損失。因此，目前最好的電解水系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化率只有80%，無疑效率不高。
再來看一下甲烷轉(zhuǎn)化氫氣的方法，蒸汽需要加熱到700-1000攝氏度，然后再與甲烷結(jié)合生成氫氣和一氧化碳、及少量二氧化碳。美國大約有95%的氫氣是通過這樣方法來生產(chǎn)的。
甲烷轉(zhuǎn)化氫成本盡管更劃算，但卻會(huì)造成污染。有研究數(shù)據(jù)顯示，甲烷基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)的泄露比想象的還差（最高能達(dá)7%）。事實(shí)上，作為溫室氣體，甲烷的溫室效應(yīng)曾經(jīng)是二氧化碳的86倍。因此，制造一輛百分百環(huán)保的燃料電池汽車，絕對(duì)不能依靠污染的方式來制造氫氣。
2）再者就是加氫站的成本比較昂貴。由于電動(dòng)汽車已在道路上（家中）建立了充電基礎(chǔ)設(shè)施，而氫氣銷售點(diǎn)卻非常少，而且相隔的距離也比較遠(yuǎn)。原因是缺少需求，重要的是建造成本費(fèi)用高昂。普通的電動(dòng)汽車充電站只需投資數(shù)十萬美元，即使是特斯拉這種超級(jí)充電站其建造成本也只有30萬美元。但是，建造一個(gè)氫氣燃料站卻需要花費(fèi)100萬-200萬美元，因?yàn)樾枰鉀Q處理液態(tài)氫氣的安全問題。因此，美國現(xiàn)在也不過有大約50個(gè)氫氣燃料站，其中22個(gè)位于加州地區(qū)。
3）金屬鉑稀缺。氫燃料電池在發(fā)電過程中，會(huì)使用到金屬鉑來作為催化劑。而這種金屬就是鉑金戒指中的鉑，它的產(chǎn)量小且價(jià)格昂貴。因此，如果想大規(guī)模生產(chǎn)氫燃料電池，鉑是一個(gè)重要瓶頸，因?yàn)椴荒軐?shí)現(xiàn)沒規(guī)?；笫沟贸杀緶p少，反而形成需求越多就越昂貴。
4）關(guān)于氫氣的安全性。也有人說氫氣瓶就像是個(gè)“氫彈”，無形中會(huì)造成了安全問題。實(shí)際上，氫比石油要安全很多。由于儲(chǔ)氫罐的密封較好，能夠形成低溫高壓的空間，液化后能夠大量儲(chǔ)存。
對(duì)于氫泄漏后的安全性，實(shí)際上氫氣更加安全。由于氫是最輕的氣體，擴(kuò)散性極強(qiáng)，它的擴(kuò)散系數(shù)比空氣大3.8倍，比汽油大7.5倍。因此，氫泄漏之后會(huì)呈現(xiàn)直線向上運(yùn)動(dòng)，即使形成了火焰，也是一維的火焰，并且直線沖向天空；而石油類燃料則會(huì)向四周迅速蔓延，并且形成大面的燃燒，因此，反而更不安全。
氫氣的比重低，容易向上逃逸，因此，少量氫氣的泄漏，能夠在空氣中很快被稀釋成安全的混合氣，即使發(fā)生事故其影響范圍也要小得多。
因此，氫燃料電池汽車優(yōu)勢是非常明顯的，特別是加滿燃料的時(shí)間更短，行駛的距離更遠(yuǎn)。盡管氫氣燃料電池汽車還處于相對(duì)的早期起步階段，但充電式電動(dòng)汽車同樣在10年前仍然存在無法想象力的問題，現(xiàn)如今現(xiàn)很多電動(dòng)汽車已到處跑了，因此，氫燃料汽車的未來前景值得看好。
從日韓、北美、歐洲等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀看，豐田、通用等全球主要汽車公司大都已經(jīng)完成了燃料電池汽車的基本性能研發(fā)階段，解決了若干關(guān)鍵技術(shù)問題，其整車性能、可靠性、壽命和環(huán)境適應(yīng)性等各方面均已基本達(dá)到了和傳統(tǒng)汽油車相媲美的水平，但是因?yàn)槌杀揪痈卟幌拢咀咦馐鄣缆贰?br />
世界各國布局氫能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀如何？
德國氫燃料汽車發(fā)展: 在全球氫燃料電池技術(shù)上遙遙領(lǐng)先。早在2016年，德國就實(shí)現(xiàn)了氫能商業(yè)化運(yùn)營，從2017年起，德國啟動(dòng)了加氫站大規(guī)模建設(shè)，氫能源汽車開始進(jìn)入市場; 預(yù)計(jì)到2023年，德國將建成約400座加氫站。
日本氫燃料汽車發(fā)展: 日本的氫能發(fā)展速度是全球最快的。按其《氫能基本戰(zhàn)略》，2020年氫燃料電池車銷量達(dá)到4萬輛，加氫站達(dá)到160座; 到2025年氫燃料電池車銷量達(dá)到20萬輛，加氫站達(dá)到320座。到2030年，氫能的使用成本將不高于傳統(tǒng)能源，最終實(shí)現(xiàn)平價(jià)目標(biāo)。
澳大利亞氫燃料汽車發(fā)展: 開始發(fā)力上游制氫產(chǎn)業(yè)。澳大利亞2018年發(fā)布了《國家氫能發(fā)展路線圖》，目標(biāo)是在2030年實(shí)現(xiàn)煤制氫商業(yè)化生產(chǎn)，并打造完整的氫能產(chǎn)業(yè)鏈條，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化出口氫能源，力爭成為全球氫能產(chǎn)業(yè)主要參與者。
美國氫燃料汽車發(fā)展: 美國是全球第一大液氫生產(chǎn)和使用大國，從儲(chǔ)運(yùn)到應(yīng)用都比其他國家更具成本優(yōu)勢。僅僅加州就擁有39座加氫站，氫燃料電池汽車就超過5500輛。
全球部分汽車廠商將2020年看作氫燃料汽車市場啟動(dòng)年。到2030年，若發(fā)展勢頭依然強(qiáng)勁，將有80%的內(nèi)燃機(jī)汽車被氫燃料電池車取代。
到2050年氫能可滿足全球能源總需求的18%或全球一次能源總需求的12%，氫能及氫能技術(shù)相關(guān)市場規(guī)模將超過2.5萬億美元。人類將有望迎來“氫能時(shí)代”!
自2013年到2017年底，全球總計(jì)售出6475輛氫燃料電池乘用車。
在6475輛車中，大約53%登記在美國加利福尼亞州，日本以38%的占比排名全球第二，歐洲僅為9%。在各大車企交付的氫燃料電池汽車占比方面，豐田占比最大，高達(dá)75%，其次是本田和現(xiàn)代，分別為13%和11%。
清華大學(xué)教授李建秋觀點(diǎn)認(rèn)為，從當(dāng)時(shí)全球市場看，豐田、現(xiàn)代、奔馳、本田屬于氫燃料的典型代表，是比較領(lǐng)先的四家企業(yè)。因?yàn)檫@四家企業(yè)在氫燃料乘用車領(lǐng)域一直有持續(xù)投入，在車型研發(fā)上也比較特別。
包括奧迪、寶馬、戴姆勒、通用、起亞等全球汽車制造商，都在陸續(xù)開發(fā)出燃料電池汽車概念車。同濟(jì)大學(xué)新能源汽車工程中心教授張存滿表示，無論是日本、韓國等亞洲國家，還是美國、德國等歐美國家，汽車企業(yè)在氫燃料電池技術(shù)上的研發(fā)都是自主研發(fā)起主導(dǎo)作用，具有前瞻性，市場自由靈活度高。
最重要的一環(huán)——加氫站全球加速布局
燃料電池汽車其主流設(shè)計(jì)是采用車載純氫的方式，意味著燃料電池汽車必須像燃油汽車一樣補(bǔ)充能源，并且有加氫站來制備和運(yùn)輸氫氣。加氫站的建設(shè)也就成為了燃料電池汽車商業(yè)化的一大關(guān)鍵因素。
值得一提的是，全世界在燃料電池汽車推廣過程中，世界多國政府和汽車制造商幾乎都認(rèn)識(shí)到了加氫站對(duì)于燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化的重要性，在積極開展氫燃料電池汽車的關(guān)鍵技術(shù)研究同時(shí)，也在不斷加大對(duì)加氫站等基礎(chǔ)配套設(shè)施的建設(shè)力度。
截至2018年12月底，歐洲擁有160座正在運(yùn)行的加氫站，占全球總數(shù)量的40%；亞洲擁有140座，占35%；北美擁有85座，占21.25%。歐洲和亞洲是全球加氫站分布的主要區(qū)域。
從加氫站建設(shè)來看，日本在亞洲市場屬于無可置疑的先驅(qū)者，不僅全球加氫站保有量占據(jù)首位（96座），而且在氫燃料電池及氫燃料電池汽車研發(fā)和商業(yè)化推廣方面，日本也處于全球領(lǐng)先水平。
2020年要累計(jì)實(shí)現(xiàn)4萬輛保有量，2025年累計(jì)實(shí)現(xiàn)20萬輛保有量。
從商業(yè)層面來看，豐田、本田等汽車公司均宣布燃料電池汽車已經(jīng)商業(yè)化。并且豐田、日產(chǎn)等11家基礎(chǔ)設(shè)施、汽車以及金融公司于2018年成立了日本加氫站網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合公司(Japan H2 Mobility)，他們計(jì)劃2018年至2021年新建80座加氫站。
從歐洲市場方面來看，丹麥基本實(shí)現(xiàn)加氫站全國覆蓋，英國及德國也在提高加氫站的資金投入和地域覆蓋。德國則已擁有60座加氫站，另有38座加氫站已在規(guī)劃中，其中34個(gè)地點(diǎn)將由大型能源企業(yè)和車企合資設(shè)立加氫站運(yùn)營商H2 Mobility Germany運(yùn)營。
美國市場稍落后于日本和歐洲，加氫站布局排在全球第三名。公開數(shù)據(jù)顯示，美國擁有42座公共加氫站，確定在建或計(jì)劃中的加氫站達(dá)10多座，未來加氫站迅猛增加。
日本是全球氫燃料先行先試的代表，日本從1993年起就開始實(shí)施“世界能源網(wǎng)絡(luò)”計(jì)劃，深入研究氫及其基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)，希望到2020年逐步推廣氫能。
日本對(duì)氫能的相關(guān)資助規(guī)模在2018年達(dá)到2.6億美元，其中40%主要支持補(bǔ)貼加氫站，15%通過METIs進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，35%主要是支持氫燃料車、推廣靜態(tài)的燃料電池的使用和供應(yīng)鏈等。
美國很早就在政策層面對(duì)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)行刺激與推動(dòng)。比如，1994年美國克林頓政府曾宣布實(shí)施“新一代汽車合作計(jì)劃”，耗資15億美元，開發(fā)3倍于當(dāng)時(shí)燃料效益的新一代先進(jìn)轎車；布什政府則提出“自由轎車”（Freedom car）項(xiàng)目以及“自由燃料”（Freedom fuel）計(jì)劃（氫計(jì)劃），總共耗資17億美元，用于氫能燃料電池、氫能基礎(chǔ)建設(shè)與尖端車輛科技的發(fā)展。
德國政府氫燃料的規(guī)劃則十分明確，規(guī)劃在2020年之前加氫站普及到100座，到2025年之前建成400座，并聯(lián)合戴姆勒-奔馳汽車公司、大眾汽車公司計(jì)劃至2020年向市場投入50萬輛氫燃料電池汽車。
韓國方面，韓國政府2018年宣布五年內(nèi)用于氫燃料電池及加氫站的補(bǔ)貼將達(dá)到2.6萬億韓元，把交通對(duì)原油的依賴減少20%。另外，加拿大、新加坡、冰島等國家也都積極參與氫能源燃料電池的發(fā)展研究，致力于推動(dòng)交通環(huán)保化、智能化、科學(xué)化。
中國國家氫能標(biāo)委會(huì)發(fā)布的《中國氫能基礎(chǔ)設(shè)施》藍(lán)皮書中明確了，到2030年，國內(nèi)將建成加氫站1000座，氫燃料電池車達(dá)到100萬輛。不少地方紛紛推出氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃方案。比如上海提出到2025年建成加氫站50座，乘用車不少于2萬輛。武漢計(jì)劃到2020年建設(shè)5座至20座加氫站，燃料電池車示范運(yùn)行規(guī)模達(dá)到2000輛至3000輛。
國內(nèi)企業(yè)紛紛涉足氫燃料電池汽車的研發(fā)。國家大型能源公司也在積極布局氫能利用、氫基礎(chǔ)設(shè)施和燃料電池等全產(chǎn)業(yè)鏈。尤其是大批傳統(tǒng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)也在積極謀求創(chuàng)新轉(zhuǎn)型，開展燃料電池技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品開發(fā)以替代傳統(tǒng)柴油車。
全球氫燃料電池汽車四強(qiáng)
從全球來看，比如日韓、北美、歐洲等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀顯示，日本豐田、美國通用等全球主要汽車公司大都已經(jīng)完成了燃料電池汽車的基本性能研發(fā)階段，解決了若干關(guān)鍵技術(shù)問題，尤其是整車性能、可靠性、壽命和環(huán)境適應(yīng)性等各方面均已基本達(dá)到了和傳統(tǒng)汽油車相媲美的水平，但最關(guān)鍵因素就是成本居高不下。
全球燃料電池技術(shù)專利申請(qǐng)量排名前10位中，日本企業(yè)占了7席，其中整車廠包含豐田、本田、日產(chǎn)，美國僅通用占1席?？梢?，日本占據(jù)領(lǐng)先優(yōu)勢。
一、日本豐田汽車公司
是全球排名第一的汽車生產(chǎn)公司，是第一個(gè)達(dá)到年產(chǎn)量千萬輛以上的車廠，早在1996年就成功研發(fā)出豐田公司的第一輛質(zhì)子交換膜燃料電池汽車。截至2017年，豐田汽車已在21個(gè)國家和地區(qū)、2個(gè)國際知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織申請(qǐng)了15867件與燃料電池相關(guān)的專利。
在燃料電池專利申請(qǐng)人全球排名中，日本豐田汽車以10737個(gè)專利族位居全球首位，僅豐田一家的專利量就占專利總量的22.3%。若再加上與豐田淵源深厚的愛信精機(jī)及電裝，豐田系公司在全球擁有48.6%的技術(shù)壟斷。
日本豐田的燃料電池堆棧形成了自己的特色結(jié)構(gòu)，比如3D立體微流道技術(shù)，它通過更好地排出副產(chǎn)物水，能夠讓更多空氣流入，有效改善了發(fā)電效率。因此，整個(gè)堆棧的發(fā)電效率達(dá)到了世界先進(jìn)水平，早在2017年就達(dá)到了3.1kW/L。
豐田在“第43屆東京車展2013”上，展出的燃料電池概念車，核心其燃料電池組實(shí)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)全球最高的3 kW/L功率密度。
豐田2014年燃料電池4座商業(yè)車MIRAI在日本上市。該車靜止到100km/h需要約10秒，最大續(xù)航里程約700km，補(bǔ)充氫燃料只需3分鐘。
MIRAI在2015年產(chǎn)700輛，2016年產(chǎn)2000輛，2017年全球銷量2682輛(同比+32%)，對(duì)應(yīng)質(zhì)子交換膜燃料電池約305MW;美國1838輛(210MW)，日本766輛(87MW)，歐洲78輛(9MW)。
MIRAI于2018年開始量產(chǎn)，預(yù)計(jì)2020年總產(chǎn)量達(dá)3萬輛。值得一提的是，豐田計(jì)劃在2025年前讓燃料電池車售價(jià)降至約2萬美元。
豐田在普及推廣燃料電池方面也做了不少努力，2015年，豐田發(fā)布無償提供豐田所單獨(dú)持有的關(guān)于燃料電池的約5680個(gè)專利，這些專利涵蓋了從車載軟件和系統(tǒng)到氫的實(shí)際生產(chǎn)，以此來促進(jìn)燃料電池汽車進(jìn)入市場初期的普及。
二、美國通用汽車
通用公司是美國數(shù)一數(shù)二的汽車公司，其歷史十分悠久、技術(shù)實(shí)力雄厚，通用開始燃料電池汽車的研究較早，1990年開始研發(fā)燃料電池在汽車方面的應(yīng)用。
通用公司在燃料電池汽車技術(shù)的三大核心技術(shù)方面的專利量均在全球排名靠前，其核心專利均布在燃料電池技術(shù)與燃料電池系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，其中涉及：熱管理系統(tǒng)、氣體通道、燃料供給、催化劑、膜電極、電解質(zhì)、質(zhì)子交換膜以及動(dòng)力控制。
通用汽車2002年，在日內(nèi)瓦的國際汽車展上推出“氫動(dòng)一號(hào)”，該車配備了最先進(jìn)的可使用汽車燃料電池組；2004年，“氫動(dòng)3號(hào)”燃料電池原型車勝利完成歐洲馬拉松式示范運(yùn)行，橫跨歐洲14個(gè)國家，行程9696km。
2005年，通用汽車公司展示了Chevrolet Sequel氫燃料電池概念車，燃料電池裝置及動(dòng)力單元結(jié)構(gòu)更簡單，制造成本更低，燃料電池組能在-20℃啟動(dòng)，15秒內(nèi)達(dá)到滿功率運(yùn)行，一次加氫可連續(xù)行使480km，0-96km/h加速只需10秒。2007年，美國通用汽車公司秋季啟動(dòng)的Project Driveway 計(jì)劃，同年，通用汽車宣布開發(fā)全新的一代氫燃料電池系統(tǒng)，新系統(tǒng)與雪佛蘭Equinox 燃料電池車上的燃料電池系統(tǒng)相比，新一代氫燃料電池體積縮小了一半，質(zhì)量減輕了100 kg，負(fù)載量僅為原來的1/3。
2017年1月，美國通用汽車和日本汽車制造商本田宣布了聯(lián)合制造氫燃料電池系統(tǒng)的計(jì)劃。雙方分別出資4250萬美元于美國設(shè)立合資公司，計(jì)劃量產(chǎn)的產(chǎn)品為燃料電池及其周邊機(jī)器。
2018年1月，通用汽車公司宣布將推出首個(gè)具有自主功能的SURUS軍用無人駕駛?cè)剂想姵剀囕v通用底盤平臺(tái)，配有通用汽車最新的Hydrotec燃料電池自主系統(tǒng)和卡車底盤組件，能夠提供高性能以及零排放的推進(jìn)力。憑借兩款先進(jìn)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和鋰離子電池系統(tǒng)，可以提供645km航程能力。
三、本田汽車
本田從上世紀(jì)80年代就開始研發(fā)燃料電池技術(shù)，在燃料電池專利申請(qǐng)人世界排名中，本田汽車名列第三。1999年本田在東京車展展出了FCX燃料電池車，2008年，本田正式推出FCX Clarity氫燃料電池車，最大續(xù)航里程382km。2016年3月，本田Clarity Fuel Cell5座商業(yè)車Clarity在日本上市。
Clarity的電池組位于座艙地板下方，動(dòng)力模塊得到了優(yōu)化，電池密度提升了60%，能夠在-30℃環(huán)境下順利啟動(dòng)，續(xù)航里程達(dá)到620 km，最大續(xù)航里程將達(dá)到700km，燃料電池堆功率密度也達(dá)到3 kW/L，最大功率為100kW，補(bǔ)充氫燃料僅需3分鐘。
本田目標(biāo)預(yù)測，2020 年累計(jì)實(shí)現(xiàn)4 萬輛保有量，2025 年累計(jì)實(shí)現(xiàn)20 萬輛保有量，2030年實(shí)現(xiàn)80 萬輛保有量。
四、韓國現(xiàn)代
韓國現(xiàn)代從1998年開始研發(fā)燃料電池汽車，2005 年采用巴拉德的電堆組裝了32輛運(yùn)動(dòng)型SUV，實(shí)現(xiàn)了燃料電池系統(tǒng)的國產(chǎn)化。2006年推出了自主研發(fā)的第一代電堆，組裝了30 輛SUV，4 輛大客車，并進(jìn)行了示范運(yùn)行。2009年-2012 年間，現(xiàn)代開發(fā)了第二代電堆，裝配100輛SUV，開始在國內(nèi)進(jìn)行示范和測試，并對(duì)電堆性能進(jìn)行改進(jìn)。
2012年，推出了第三代燃料電池SUV和客車，開始全球示范。2013年，韓國現(xiàn)代推出燃料電池汽車途勝iX35，在全球率先進(jìn)入燃料電池千輛級(jí)別的小規(guī)模生產(chǎn)階段。
該SUV采用了100kW燃料電池，24kW鋰離子電池，100kW電機(jī)，70 MPa的儲(chǔ)氫瓶可以儲(chǔ)存5.6kg 氫氣，NEDC循環(huán)工況續(xù)航里程588km，最高車速160 km/h。2015年，該燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)被評(píng)為沃德（Ward）北美年度十佳量產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)之一，是燃料電池首次入選。
2017年，現(xiàn)代汽車旗下的摩比斯興建了一家工廠，力求實(shí)現(xiàn)氫燃料電池車零部件的量產(chǎn)。該工廠的動(dòng)力總成燃料電池套件年產(chǎn)能為3000臺(tái)。
現(xiàn)代汽車2008年研制出新一代氫燃料電池車NEXO，采用現(xiàn)代燃料電池系統(tǒng)第四代技術(shù)，能夠在零下30°C的極限環(huán)境之下正常啟動(dòng)，充電5分鐘，即可實(shí)現(xiàn)590km以上的世界最高水平續(xù)航距離。此外，NEXO還首次應(yīng)用了設(shè)計(jì)成三槽一體化的氫儲(chǔ)存系統(tǒng)，通過最優(yōu)化的排布，獲得了與同級(jí)內(nèi)燃機(jī)車輛水平相當(dāng)?shù)膶挸ㄝd物空間。
2018年，現(xiàn)代汽車公布了“燃料電池電動(dòng)車2030展望”（FCEV Vision 2030）計(jì)劃，現(xiàn)代汽車及其供應(yīng)商體系將投資7.6萬億韓元，用于燃料電池系統(tǒng)研發(fā)和相關(guān)配套設(shè)施。
2019年2月，韓國現(xiàn)代汽車公司宣布，截至2022年將在全球市場銷售1萬輛NEXO氫燃料電池汽車。這款氫燃料電池車將在韓國國內(nèi)發(fā)售，年內(nèi)會(huì)銷往歐洲等主要市場，這款零排放汽車加氫5分鐘可支持的行駛里程為609km。
原標(biāo)題：全球氫燃料汽車四大巨頭都是誰？
掃描關(guān)注微信
寧德時(shí)代吳凱...
天合光能陳奕...
劉巖: 追光行...
黃震院士：大...