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【好运氢能】科普干货！什么是氢能？氢能30个重要信息
好运天成_大成的学生 / 2019-09-03 16:53 发布
什么是氢能
氢能是氢（H）在物理与化学变化过程中释放的能量。
氢在宇宙中分布广泛，它构成了宇宙质量的75%。同时，氢燃烧热值高，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氢燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源，被誉为21世纪最具发展前景的二次能源。
氢可以通过多种方式制取，资源制约小，利用燃料电池，氢能通过反应生成水，不排放污染物。氢能量密度是汽油的3倍，是锂电池的130倍，这让氢能燃料在替代过程中的比重不断增加。氢能是零污染的高效能源。在解决能源危机、全球变暖及环境污染等问题方面将发挥重要的作用。
氢从哪里来
氢能制取现在主要有三种模式：
第一是煤制氢，我国煤炭资源相对丰富；
第二是可再生能源制氢，当前我国有大量可再生能源无法并网消纳，用可再生能源弃风、弃光、弃水来制氢，简易可行，技术上没有问题；第三是大量的工业制氢，像化工、焦炉等，我国是产能大国，都可以制氢。
这几方面说明我国在制氢方面很有优势。
电能VS氢能
电能是目前为止应用最广泛的二次能源，但电能使用上存在一定缺陷：很难大量地直接贮存，因此汽车、轮船、飞机等机动性强的现代交通运输工具就无法大量使用从发电厂输出来的电能。同时，交通工具如车辆，补充电能时存在补充时间长，电池容量低，运行里程少等多个问题还需要解决。
电动车充电桩▲
所以，现代交通运输工具只能大量使用像柴油、汽油和天然气等从化石燃料中转化产生的二次能源。
然而随着化石燃料用量越来越大，储量日益减少，不依赖化石燃料，且储量丰富的新的二次能源：氢能，逐渐进入人们视野。
氢能源关系到普通车主
以出行为例，氢燃料电池车是氢能应用的主要场景，一般的内燃机通常需要燃烧柴油或汽油，氢燃料电池车则改为使用氢。基于此，加氢站建设成为了实现燃料电池车快速发展推广的必要条件。
未来，随着化石燃料减少，新能源会越来越多参与到每一个人生活中。车辆的燃料将越来越少使用汽油、柴油，氢能将成为未来的发展方向。
同属于新能源汽车的氢燃料电池汽车，能源特点以及能量补给方式几乎完全与燃油车相同。氢能源的集中运输、集中储存、短时间加注等，几乎就是一个“加油站升级版”，让氢燃料电池车能拥有够随加随走，可长时间运行等特点。
世界上氢能发展如何
目前，世界各国纷纷布局氢能产业。
德国：在氢燃料电池技术上遥遥领先。2016年，德国实现氢能商业化运营，当年销售约2000台固定式家用燃料电池；从2017年起，德国启动加氢站大规模建设，氢能源汽车开始进入市场；预计到2023年，德国将建成约400座加氢站。
日本：氢能发展速度全球最快。按照制定的《氢能基本战略》，2020年氢燃料电池车销量达到4万辆，加氢站160座；2025年氢燃料电池车销量20万辆，加氢站320座。到2030年，氢能使用成本将不高于传统能源，实现平价。
日本海老名中央加氢站▲
澳大利亚：发力上游制氢产业。2018年8月，澳大利亚发布《国家氢能发展路线图》，在2030年实现煤制氢商业化生产，打造完整的氢能产业链条，规模化出口氢能源，力争成为全球氢能产业主要参与者。
美国：具有完善的液氢产业链基础。作为航天强国和工业强国，美国现已是全球第一大液氢生产和使用大国，储运到应用都比其他国家更具成本优势。仅加州目前就拥有39座加氢站，氢燃料电池汽车超过5500辆。部分汽车厂商将2020年看作氢燃料汽车市场启动年，届时将大规模生产氢燃料电池汽车。可以预见，在2020年左右，世界将进入氢燃料电池汽车的时代。到2030年，如果发展势头强劲，将有80%的内燃机汽车被氢燃料电池车取代。
据国际氢能委员会预计，到2050年氢能可以满足全球能源总需求的18%或全球一次能源总需求的12%，氢能及氢能技术相关市场规模将超过2.5万亿美元。我们将有望迎来“氢能时代”！
国内氢能发展现状和困难
在氢能和燃料电池发展方面，我国一直紧随世界发达国家的脚步，但对比日美欧，中国目前的加氢站和氢燃料汽车数量偏少。不过据相关机构预测，未来五年国内氢能发展有望步入快车道。
在国家氢能标委会发布的《中国氢能基础设施》蓝皮书中明确了，到2030年，国内将建成加氢站1000座，氢燃料电池车达到100万辆。不少地方纷纷推出氢能产业规划方案，产业发展不断提速。比如，上海提出到2025年建成加氢站50座，乘用车不少于2万辆。武汉计划到2020年建设5座至20座加氢站，燃料电池车示范运行规模达到2000辆至3000辆。
国内企业纷纷涉足氢燃料电池汽车的研究和开发。国家大能源公司也在积极布局氢能利用、氢基础设施和燃料电池等全产业链。大批传统柴油发动机企业也在积极谋求创新转型，开展燃料电池技术创新和产品开发以替代传统柴油车。
然而国内氢能源发展依然存在一些困难：
加氢站建设成本高、数量少
审批流程复杂
城市占用土地问题
对加氢站的扶持政策欠缺
中石化在氢能革命中有何优势
今年两会期间，全国政协委员、中国工程院院士、中国石化总经理马永生在接受媒体采访时表示，中国石化已经在布局氢能产业，对氢燃料电池也做了相关的研究。此外，中国石化在氢能源行业催化剂、质子交换膜、制氢技术、储氢材料等领域均在开展工作。
氢能产业链长，包含制氢、储存、运输、应用，与交通燃油、天然气供应模式以及管理模式高度符合，因此中国石化在氢能产业发展上具有先天优势。
目前，在国内建设一个新的加氢站，土地成本动则数千万，行政审批需要十余个政府部门盖二三十个公章。面对这一难题，中国石化开启新模式：油氢电一体化。在现有中石化三万多座加油站的基础上，配建加氢站，从而打破用地难、审批流程复杂等困境，节约土地成本，对我国氢能汽车产业加快发展起到推动作用。在制氢方面，中国石化目前拥有制氢能力约300万吨/年。在氢气供给方面，无论是煤制氢，可再生能源制氢，还是工业副产品制氢，中国石化都有巨大的供给能力，氢气产能在中国名列前茅。
具有一体化的产业结构优势。中国石化是集勘探开发、加工转化、产品销售上中下游为一体的国有特大型能源化工公司，同时拥有能源化工工程设计、施工建设、生产、销售等人才和管理经验。一体化的产业结构优势为发展新能源业务奠定了较好的基础。具有强大的研发实力优势，可用于电池、储氢材料研发。中国石化拥有石油化工科学研究院、抚顺石化研究院、等多家科研实力雄厚的研究单位，在制氢、氢储运、储能技术和材料等研发上具有优势。在国内外合资合作上均有较强优势。2018年，中国石化加入了国际氢能委员会，与国家能源集团、长城汽车、潍柴、Re-Fire重塑科技一同成为氢能委员会的5个中国成员。中国石化还代表中国与氢能技术领先的日本达成重要合作。中国石化正在启动建设加氢站项目5个。2019年7月1日，国内首座油氢合建站——中国石化佛山樟坑油氢合建站正式建成。它也是全国首座集油、氢、电能源供给及连锁便利服务于一体的新型网点。
佛山樟坑油氢合建站▲
樟坑油氢合建站日加氢能力达到500千克，主要服务于周边使用氢燃料的公交及物流运输车队。以氢燃料公交车为例，加注一次氢燃料只需4分钟，可续航300公里。
工作人员帮氢燃料物流车插枪▲
作为2022年北京冬奥会的战略合作伙伴，中国石化还将为北京和张家口冬奥会氢燃料电池车提供氢气供应、车辆加氢和加氢站运营保障。当前，这两个地方的加氢站的建设正在加速进行中。
与此同时，中国石化还参与了北京市公共交通推广，氢燃料电池汽车的项目。在长三角地区，中石化参与了上海油氢混合站的建设，下一步还将在浙江、江苏地区继续加大加氢站的建设。
最后，安全吗？
安全是大家都关注的问题。没有绝对安全的能源。但是相对汽油、柴油，氢能源是足够安全的。
氢气在空气中的最低爆炸浓度是4%，与之相比，汽油则是1.4%。另外，作为一种比空气轻的气体，氢气在静止空气中会以大约20m/s的速度迅速扩散，在有风的天气中这一速度甚至还会更快。氢气在空气中的最佳燃烧浓度是29%，在不密封的自然环境中，达到这一浓度基本不可能。再加上储存氢气使用的往往是更致密的材料，破损风险更小。
在安全措施方面，中石化怎么做的呢？我们以中石化佛山樟坑油氢合建站为例。佛山樟坑油氢合建站采取加油、加氢、充电分区管理方式，人员严格持证上岗和分区操作，安装了覆盖全站的24小时全天候、无死角安全监控系统，在控制柜、压缩机撬、卸气区、加氢区、储氢罐等多区域设置“一键立停”系统，确保设备运作过程中“本质安全”。
加氢机和换热器▲
此外，中国石化严格按照国家关于加氢站建设的规定，参照加油站安全管理以及国外加氢站建设要求，制定了适用于油氢电合建站的安全运行、人员储备、设备管理、生产作业、监督检查和应急预案等系列安全管理规定。
汽车诞生至今100多年从汽油、到天然气，到锂电池再到现在的氢燃料无不朝着更加节能环保的方向迈进虽然目前氢能源刚刚起步材料昂贵、全产业链还未形成
很多问题需要一点点解决但化石能源被清洁环保的新能源取代这一定是不可逆的趋势之一（转自中国石化）
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衣宝廉在泰达论坛上透露的30个重要信息
日期丨2019/9/2
8月30日，中国工程院院士衣宝廉出席2019中国汽车产业发展（泰达）国际论坛，发表主题为「提高车用燃料电池的可靠性和耐久性」的演讲，从国内外燃料电池车的现状和如何提高燃料电池的可靠性和耐久性两方面做了分享。 30个重点
01 燃料电池膜破裂，会造成电压下降，但关掉氢气，就不会产生燃烧和爆炸。因为能量和转化系统是分开的，所以燃料电池是比较安全的。 02 燃料电池零排放，但运行费用高、发动机成本高。如果不存在「两高」，燃料电池完全可以代替燃油车。 03 发动机成本高：一台燃料电池车的售价是燃油车的一倍，比如说大巴车，柴油车卖一百多万，燃料电池车卖到二百多万。 04 运行费用高：燃油车百公里耗油7-8升，约40余元；电解水制氢每公斤氢气70-80元；锂电池车百公里均耗电15度左右，约15元。【注：公交车(8-10M)的百公里氢耗大概是5-7KG， 物流车大概是3-4KG，轿车大概是1-1.5KG。】 05 若燃料电池车想要大规模应用，需要解决「两高」问题。当氢气价格为40元/公斤时，燃料电池车是可以普及的，预计还需三年到五年时间实现。 06 本田的燃料电池发动机已经达到了内燃机的水平，乘用车超过了5000小时，大巴车达到了20000多小时。 07 国际上1kw电堆用铂量是0.2克，国内为0.3克左右。要想成百万辆的生产需要降到0.1克以下，目前实验室已经达到了这个要求。由于功率的提高和催化剂活性的提高，铂的问题有望解决。 08 中国已经由技术性示范转向经济性示范。自2001开始，国内就展开了氢燃料电池车这方面的研究，示范燃料电池车较多，积累了丰富经验。2005年，氢燃料电池车上路；2007年参与上海大赛，并有16辆轿车到美国加州进行了实验；2008年奥运会有23辆燃料车参与运营；2010年，一辆大巴到新加坡参加了世青赛，196辆燃料电池车参加了上海世博会的示范运行。 09 在西藏氧浓度只有10%的情况下，锂电池车、燃料电池车和混合动力车也可运行。(详见上汽公司举办的"创新征程--2014年新能汽车万里行"活动。) 10 国内电堆多为30kw-60kw(卡补贴)，国外装车的是100kw左右。若乘用车燃料电池的功率要是50-60千瓦，就得依靠锂离子电池，换句话说，锂离子电池的不安全性带到了燃料电池车上。所以，乘用车用的燃料电池应该在100KW数量级。 11 目前约有4000多辆车投放市场，其中2000多辆车在运行。 12 因为空气循环泵和氢瓶都大幅度下降了，所以现在电堆的成本已经上升到70%左右。 13 国内已有23个省市相继发布了氢能和燃料电池的发展计划。 14 燃料电池三个示范比较好的地方，长三角、珠三角和张家口地区(冬奥会)。 15 国内公开出售的燃料电池商用车是上汽大通V80，电堆是大连新源动力的。辽宁省预采购60辆，实际到货40辆，在新宾县运行。 16 国内乘用车有上汽荣威950。目前可以在零下20℃的黑龙江运营，采用复合板电堆。 17 张家口运营了74辆氢燃料电池车。福田提供49辆(亿华通的技术)，宇通提供25辆。 18 燃料电池车特别适合于寒冷环境下的示范运行。因为锂离子电池车在冬天-30℃时，开空调续驶里程大幅度下降。燃料电池车可以利用自己的余热(80℃)给大客车取暖，不但里程不缩短，而且由于空调不用开，能量利用效率还提高了。 19 国鸿采用的是膨胀石墨双极板(把膨胀石墨冲压成型，往里面灌树脂)，这种电堆体积比在1.5-1.8，很低。国鸿生产的电堆在国内示范车当中的占有率达到了70%-80%。 20 国内电堆使用已经超过了5000小时，部分达到了10000-20000个小时。 21 国内装车电堆都在2kw/L，以新源动力以及国内其他一些公司都做到了3kw/L，现已装车但未跑出数据。 22 提高电堆的比功率是降低电堆成本的最有效的办法。现在是1-1.5A，将来发展方向是2-3A。如果能做到2.5-3A/cm²，燃料电池的成本就能达到1000元/Kw。 23 提高电堆的可靠性和耐久性。采用电电混合，解决了预供气问题；像丰田选择超电容，使燃料电池运用更平稳、寿命更长，解决了快速加载的问题。 24 开路、怠速、低载都会产生低电压，（在0.85V以上，碳粉的氧化速度也加快，会产生铂的流失，所以电池寿命就会缩短。）要限制这些高电位，特别是启动停车。启动停车最有效的办法是采用放电。 25 低温，水结冰体积会增加，所以一定要解决低温储存和启动问题。丰田为了更好的解决这个问题，它可以现场测量水含量。 26 受国内氯化氢和二氧化硫的影响，燃料电池下降。可以用高电位方法扫描清除，化物所研究出电化学氧化方法，靠吸附器来吸附二氧化硫。 27 要建立燃料电池健康状态的指示。 28 尽快完善燃料电池发动机的产业链，提高电堆的工作电流密度，提高燃料电池的体积和重量比功率，为乘用车奠定基础。、 29 深入研发电堆衰减机理，开发抗腐蚀、大幅度提高发动机的可靠性与耐久性。 30 在2023-2025年把燃料电池车的成本争取降到跟锂离子电池车比较近的水平。 
图丨中国工程院院士衣宝廉 演讲原文如下
尊敬的杨院士、李院士、高书记以及各位嘉宾，下午好！ 我讲的题目是提高车用燃料电池的可靠性和耐久性。我分两部分进行演讲，第一部分简单介绍一下国内外燃料电池车的现状，下一部分是怎么提高燃料电池的可靠性和耐久性。 燃料电池的原理是电化学，因此效力比较高，燃料电池的工作方式是内燃机的，跟锂电池比它的能量不是储存在电池里，所以尽管燃料电池的膜也有破的时候，但是破了电压下降，我们把氢气关掉，不会产生燃烧和爆炸，所以燃料电池是比较安全的，能量和转化系统是分开的。 把燃料电池装到车上，现在一般都是混合动力的、电电混合的、直驱的方式，不是充电式。跟燃油车相比，用氢瓶代替了油箱，有燃料电池发动机代替了内燃机，得到的好处就是排放没有了，就是排放水，代价现在就是运行费用高、发动机成本高，两个贵。 燃料电池车的性能现在从续驶里程、加氢的时间，从驾驶人员的感受以及舒适性、适应性都达到了燃油车的水平，因此如果不存在「两高」，燃料电池完全可以代替燃油车，但是它有两个最大的拦路虎，一个是发动机的成本比较高，一台燃料电池车的售价是燃油车的一倍，比如说大巴车，柴油车卖一百多万，燃料电池车卖到二百多万，小轿车也是这种状况。 再有运行费用比较贵。燃油车一百公里大概消耗七八升油，也就是40多块钱，一公斤氢七八十，运行费用比较高，费用最低的锂电池车，跑一百公里平均15度电左右，一度电一块钱，才15块钱，所以燃料电池车要想大规模应用，还要把「两高」消灭掉。一公斤氢卖40块钱左右，我想燃料电池车是可以普及的，这个时间我预计还要三年到五年左右。 现在燃料电池发动机从体积来看，已经可以跟内燃机相比，去年在海口开会，本田说已经达到了内燃机的水平，乘用车都超过了5000小时，大巴车达到了20000多小时，时间寿命还是可以的，但不是每一辆都能达到这种水平。从造价来看还是比较贵的，这里有一个不仅仅是价钱，还有资源的限制，就是铂的用量问题，现在一千瓦国际上用铂是0.2克，国内降到了0.3克左右，要想成百万辆的生产需要降到0.1克以下，现在实验室已经达到了这个要求，所以铂用量不是一个核心因素了，原来我们看得很重，但是由于功率的提高和催化剂活性的提高，铂的问题现在看来有希望了。 国内从2001年成立电动汽车国家专项以来到现在就做这方面的研究，到现在有20年的时间了。我们从2005年以后，整车开始跑了，2007年参加了上海大赛，2008年奥运会有23辆燃料车参与运行，2007年有16辆轿车到美国加州进行了实验，2010年有一辆大巴到新加坡参加了世青赛，196辆燃料电池车参加了上海世博会的示范运行，所以国际上看中国示范的燃料电池车还是比较多的，积累了丰富经验。但是在世博会以前的示范着眼点不是经济，不是做一台车花多少钱，运行一百公里花多少钱，而是着眼燃料电池车能不能适用，着眼的是技术问题。那个时候的示范叫技术性的示范，现在也叫示范，产业化的初始阶段，但是这个示范是经济性的示范，我考察经济上可不可行。 在奥运会示范以后上汽搞了一个创新征程，分南线和北线，它的目的就是考察三种电动车，锂电池车、燃料电池车和混合动力车对中国环境的适应性。所有的车都在西藏进行了预热，当时我最担心的燃料电池车在西藏能不能跑起来，实验结果还是能跑，速度上不去，因为西藏的氧浓度只有10%，所以三种车在我国的地理环境下不管是沿海还是内地，都能行。所以这个示范还是行成功的。 另一个大行动的是2018年2月11日成立了中国的氢产业联盟。我们国家的大国企，像能源集团、“三桶油”都在能源联盟里，所以它是发展氢能和燃料电池的中流砥柱，国企还是有雄厚的资金实力，所以联盟的成立现在又发表了白皮书。 2018年“十三五”支持燃料电池的经费已经达到了8个多亿，还有最后一批没放下来，拿得最多的一个是北方团队，就是大连化物所，搞燃料电池基础研究，4900万，还有上汽的第一大股东，拿了一亿两千五百多万，还有1.8个亿。这个公告已经过时了，现在又多了好多。 现在装车的电堆大部分还是卡补贴的，以30千瓦起步，上限是60千瓦。国际上装车的都是100千瓦左右，我们的功率相比来讲还是低的，特别是做乘用车，乘用车燃料电池的功率要是五六十千瓦，就得依靠锂离子电池，所以锂离子电池的不安全性带到了燃料电池车上。所以乘用车用的燃料电池应该在100千瓦数量级。到现在，要按车数算，大概有4000多辆车投放了市场，但是我得到的消息是有2000多辆车在运行。 成本占比燃料电池堆这上面写的是大约50%，现在实际装车燃料电池的成本已经达到了60%到70%，因为空气循环泵和氢瓶都大幅度下降了，原先在国内装车是1：1，现在电堆的成本已经上升到70%左右。 国内到现在有23个省市相继发布了氢能和燃料电池的发展计划，所以国内很热。我认为基础最好的还是以上海为中心的长三角地区，他们有三大平台，示范的车辆也近千辆，所以发展基础是最雄厚的，其次是珠三角，广东省为核心的，还有就是北方以清华、亿华通支撑起来的，和宇通公司，以冬奥会为突破口，所以燃料电池三个示范比较好的地方，长三角、珠三角和张家口地区。 现在的车国内公开出售的商用车是V80，V80是上汽大通做的，发动电堆是大连新源的，辽宁省想买60辆，实际到货是40辆，在新宾县运行。 乘用车方面，也是上汽装的荣威950，在黑龙江跑了，可以在零下20度储存和使用，用的是复合板的电堆，性能还不错，可以公开买到。 亿华通收购了神力，能够组装三种类型的电，30千瓦的电堆和60千瓦的电堆，它这个电堆是石墨粉和树脂冲压出来的，所以这个双极板电导低一点，但是很实用，跟新源的复合板可以相比，实际丰田也是复合板。亿华通在电池系统方面是第一把交椅。 宇通做得比较多，已经是第四代了，自己建了加氢站，亿华通和宇通的客车在张家口，大客车一共是74辆，利用亿华通的技术福田装了49辆，宇通提供了25辆，这74辆车在张家口跑的非常好。得出的结论，燃料电池车非常适合于寒冷地区的运行，因为锂离子电池车在冬天负30度的时候油量比较大，如果开空调续驶里程大幅度下降，燃料电池工作温度是靠自己的余热，所以冬天跟夏天没什么影响，夏天排热挺困难，冬天可以用燃料电池的余热，因为它是80度给大客车取暖，空调还不耗电，所以说得出来一个结论，在张家口示范运行。燃料电池车特别适合于寒冷环境下的示范运行，不但里程不缩短，能量利用效率由于空调不用开，还提高了。 我上面讲的两种不管是上汽跟新源，还是亿华通和神力这都是国产技术。下边就是国鸿，膨胀石墨双极板，把膨胀石墨冲压成型，往里面灌树脂，这种电堆体积比在1.5-1.8，很低，但是很靠谱。所以国鸿生产的电堆在国内示范车当中的占有率达到了70%-80%，国内跑的好几千辆车有70%-80%的电堆出自国鸿，生产线是新源的一个部长搞起来的。 而且国鸿引进除了30千瓦、50千瓦，还有80千瓦、85千瓦，85千瓦装大巴车就更好了。同时他们在云浮利用这种电堆装了城市的轻轨下线示范运行了，所以说国内两条路这两条路走的都不错。 所以我们现在看来，国内电堆已经超过了5000小时，达到了一万多两万小时，跑车也跑出来了，但不是每一辆，不光国鸿的电堆还是新源的国鸿，还是神力的国鸿都跑过了5000小时和10000小时。我们也成长起来一些企业，但是我们的问题就是产业链还不全，大部分的关键产业链还是依赖进口。现在装车的电堆都是在每立升两千瓦左右，正在发展的以新源动力以及国内其他一些公司都做到了每立升三千瓦，但是这些电堆装车是装了，但是还没有跑过5000、10000，要把这个数据跑出来才能说达到了国外的水平，在这个过程当中还有很长的路要走。 这是新源动力装的金属板电堆，这个电堆它是75千瓦，正常输出功率，峰值功率是85，已经达到了每立升3.4千瓦，正在装车跑。所以万部长在长春的科学年会上讲了，国内燃料电池在寿命、可靠性、使用性上基本达到了车辆使用要求，中国初步掌握了相关的核心技术，基本建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台，未来要加强协同创新，加快推进氢能燃料电池产业的全面发展。我总结了几点。 第一，我们积累了大量的示范经验，具备了进行大规模示范，考核经济性的基础。 第二，我们应该尽快实现关键材料、电催化剂、质子交换膜、双极板等批量生产，为强电堆成本和提高电堆一致性奠定基础。 第三，提高电堆的比功率，降低电堆成本和铂用量。燃料电池车发展了二三十年，成本降下来主要是提升比功率，一开始国内国外每平方厘米是300毫安，后来升到了500-800毫安，第三阶段是800到1个安培，现在是1-1.5安培，将来的发展方向是2-3安培，如果能做到2.5-3安培每平方厘米，燃料电池的成本就能达到每千瓦一千块钱，铂用量就小于0.1克，别的都不用改，所以说提高电堆的比功率是降低电堆成本的最有效的办法。 第四，我们要进一步提高电堆的可靠性和耐久性，为什么要这样做呢？因为现在燃料电池堆里用的材料把氢气和氧气送进去要稳定的开，在车用工况下很快垮了。我们要把给燃料电池堆制造一个非常温馨的，适合它生存的环境，来确保燃料电池的寿命。 下边我就讲这部分。第一就是工况，车开起来一会儿加速、一会儿减速，一会儿停车，导致燃料电池堆电流电压大幅度波动，湿度、压力都是波动的，所以这些波动就导致催化剂腐蚀，化学损伤，头三辆大巴车都不到一个月全部都死掉了。 那么解决的措施，第一件事情就是电电混合，司机把油门踩下去，这个电大概毫秒级到微秒级就变化了，可是燃料电池把电发出来，空气氧气要送进去，这个时间是秒级的，所以燃料电池就跟不上，它就欠气，要反击和腐蚀。一开始做纯燃料电池车，国外怎么做呢？要延迟几秒，实验室要做出来，司机踩油门先把气量增加，包括开始买的外国的纯的燃料电池车都有预供气，也就是说踩下去都有延迟，根据速度不一样，延迟时间不一样。 采用了电电混合以后，驾驶性能达到了燃油车的要求，踩下以后锂离子电池先给驱动电机供电，燃料电池增加气体，同时增加功率输出，燃料电池功率输出增加锂离子电池往下降，最后都是燃料电池，锂离子少的时候给锂离子充电，所以说这个电电混合是必须的，被全世界采用。这个就是我们国家以万钢为代表的搞车的同志提出来的，不是可有可无的事，纯燃料电池车就是要回到预供气那个阶段，它的操作方式跟燃油车不一样。司机的感受不一样，马上是加速不了的，这就是说燃料电池它的功率增加是有一定的限制，得把气供上，所以电电混合以后就解决了这个问题。 二是电池使燃料电池运用更平稳、寿命更长。像丰田为了安全不用锂电池，也有用超电容的，这就是解决了快速加载的问题。 第二个是开路、怠速、低载都会产生低电压。在0.85以上，碳粉的氧化速度也加快，这都会产生铂的流失，铂的流失以后用铂越来越少，所以寿命就会缩短，要控制燃料电池的电压在0.85伏以下，就要限制这些高电位，特别是启动停车。启动停车会造成铂大量的流失。启动停车最有效的办法是采用放电，把高电位消除。高电位不消除，启动停车一次每衰减0.35伏。消除以后基本上就平稳了，像丰田的电堆，一个电堆370节，这是变成一节的。 再有一个，低温，水结冰体积会增加，所以一定要解决低温储存和启动问题。那么低温储存一定要电池里边有三种水，一个跟磺酸结合的束缚水，一个是自由活动的自由水，还有是介于之间的。结合里越强结冰温度越低，所以在低温下燃料电池要把自由水全部吹光，这样的话结冰以后才不会破坏膜和电机的结构，所以说启动的时候可以用二次电池等就可以启动起来了。 丰田为了更好的解决这个问题，它可以现场测量水含量。现在国内清华大学和化物所都能做到这一点了。最后一个就是阳极水管理，燃料电池的水是在氧电极生成的。所以不能叫氢电极表面有机水，要搞阳极的氢循环，氢循环搞起来阳极就没有水了，一件事情可以延长燃料电池的寿命2000小时以上。 在中国还有一个特点就是氯化氢和二氧化硫，二氧化硫对燃料电池是一个累计性的毒物，二氧化硫多了以后性能比较下降，我们买德国的三辆大巴，在北京开两三个月不行了，后来说是因为北京市的二氧化硫的影响。所以二氧化硫可以用高电位方法扫描清除，但是性能不会恢复到原有的。我们所搞了电化学氧化，靠吸附器来吸附二氧化硫，我们用电化学的办法把二氧化硫氧化为三氧化硫，氧化就是要做一个电化学反应器，电量消耗很少，空气当中的二氧化硫是PPM极。作为燃料电池除了解决那些问题，我们还要借助锂电池车的经验结果电安全问题，还要解决氢安全问题。要建立燃料电池健康状态的指示。这个车是黄灯还是红灯，红灯得停了，红灯是检修了，绿灯是正常的，另外在突发事故的时候，怎么把燃料电池的电堆电压从200多伏怎么降到安全电压60伏以下，这些工作我们都在做，都有了一些结果。 所以我建议尽快完善燃料电池发动机的产业链，提高电堆的工作电流密度，提高燃料电池的体积和重量比功率，为乘用车奠定基础。另外深入研发电堆衰减机理，开发抗腐蚀、大幅度提高发动机的可靠性与耐久性，希望我们在2023-2025年把燃料电池车的成本降到跟锂离子电池车比较近的水平。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
争议新能源汽车技术路线：氢燃料汽车不会取代纯电动
氢燃料汽车目前尚不具备大规模的推广应用条件。
新能源汽车的技术路线之争，成为了2019中国汽车产业发展(泰达)论坛的焦点。
“有部分媒体片面解读国家将不再支持纯电动，转而支持氢燃料电池汽车，部分行业企业也认为我国新能源汽车技术路线会动摇。”8月31日，财政部经济建设司一级巡视员宋秋玲在泰达论坛上表示。
出现这一争议的原因，在于纯电动汽车补贴的大幅退坡，而氢燃料电池在未来的一段时间内仍将获得国家的财政支持。不过，在过去几年里，在财政补贴的推动下，我国纯电动汽车快速发展，已经形成了一定技术突破，随着成本的下降，已经不再是产业初期依靠补贴来销售的时期。
实际上，在下一个阶段，国家对于纯电动汽车的支持，将主要在基础设施建设、使用便利性等应用场景。有关部门对纯电动汽车的支持态度，没有发生改变。
不过，宋秋玲同时指出，当前，全球制造业竞争加剧，外部环境不断恶化，我国新能源汽车与国际先进水平仍存在差距，新能源汽车一些深层次的问题和矛盾已经开始显现。
早在本世纪初期，我国就已经确立了“三纵三横”(三纵：燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车三种整车技术；三横：多能源动力总成系统、驱动电机、动力电池三种关键技术)的研发布局。不过，总体来看，产业发展到今天，业内的共识是，新能源汽车要根据不同的实际情况和需求，发展不同的技术路线，彼此之间是互补的关系，而不是替代关系。
值得一提的是，在中国工程院院士杨裕生看来，节能减排是电动汽车的宗旨。“从电动汽车全生命周期衡量，长里程纯电动车不节能减排、插电式混合动力车假节能减排、燃料电池电动车难节能减排、微小型纯电动车真节能减排、增程式电动汽车很节能减排。”杨裕生表示。
新能源汽车深层次矛盾
中国汽车产业正在经历调整期。乘用车销量下滑的趋势之下，业内都在寻求新的市场增量。在上半年下行的车市中，新能源汽车市场逆势上扬，未来几年的规模将进一步扩大。
不过，由于今年补贴退坡力度较大，新能源汽车市场在近两个月的增速呈现大幅放缓的态势。尽管过去几年新能源汽车发展迅速，但目前的产品性价比还难以和燃油车相媲美，新能源汽车主要集中销售在限行限购的城市。
中国新能源汽车市场正面对着巨大的外部挑战，主要体现在市场的竞争和企业的体系力。中国新能源汽车产业具有一定先发优势，但是近年来电动化趋势已经是全球汽车产业的发展共识。大众、戴姆勒、宝马等传统汽车企业已经开始加大在新能源汽车的研发投入，已经开始大力度进入中国新能源汽车市场，这些品牌由多年的造车工艺与技术积累，拥有一定的品牌号召力，这将给中国车企带来挑战。
此外，内部也存在动力不足的问题。目前我国新能源汽车技术经济性还不能完全与传统燃油汽车媲美，与国际上先进的新能源汽车也有一定的差距。
“动力电池性能仍不能完全满足需求，车用控制芯片、电机控制器等一些关键部件依赖进口。有些企业盲目乐观，有些企业信心不足，目前中国企业是否做好了迎接挑战的准备？我们感觉还存在很大的不确定性。”宋秋玲表示。
同时，纯电动汽车一些根本性的问题还没能得到解决。同济大学燃料电池汽车技术研究所所长章桐认为，新能源汽车目前仍然面临多重挑战。
“里程焦虑到目前还没有完全消除，虽然新能源汽车实用的续驶里程在300公里左右，但充电时间问题没能得到解决，快充技术在中国推起来还有很多问题。成本控制虽然有进步，仍然居高不下。充电基础设施仍然不够完备，在充电单项领域，充电费用越来越高，充电接口也存在统一标准问题。”章桐表示。
从消费者实际应用情况来看，目前纯电动汽车的体验过程仍待改进。而且，有的问题在未来可预见的一段时间内，仍然难以解决。
整体来看，新能源汽车产业的结构正在发生变化。随着纯电动汽车市场进入完全市场化竞争的阶段，新能源汽车产业面对着巨大的问题。如何解决深层次的矛盾，显得至关重要。
“政策要改革，电动汽车和动力电池必须安全第一，而不是里程第一、比能量第一，必须改变这个观念，改变政策；企业经营要改向，在市场化下，必须减少电池用量，提高安全性、节能减排、降低车价。而不是追求长里程纯电动、多装电池、浪费能源、增加排放。”杨裕生表示。
燃料电池汽车前景如何？
尽管氢燃料电池汽车，被不少人认为是最清洁的汽车。不过，在中国工程院院士杨裕生看来，燃料电池在全生命周期内很难做到节能减排。
“第一，燃料电池是用氢做能源，而氢是没有矿藏的，当然也可以说水是矿藏，但氢和水不是一回事，制氢的效率不高。第二，氢的安全运输、分布、储存，都存在技术问题。第三，燃料电池的寿命不够长，在实验时可以做到一万两万小时，到路上就不行了。因为价格高、制氢成本高，造成了燃料电池耗能远远比内燃机耗能高得多。”杨裕生表示。
他认为，这些问题都要经过长期的研究才能解决。“目前政府有关部门需要考虑的问题是，氢燃料电池汽车以多大规模演示，在什么地方演示，如何实现市场化？”
不过，从应用场景来看，氢燃料电池可以弥补纯电动汽车的缺陷，二者适应于不同的车辆。
“中国汽车工业要想实现产业转型的话，一定要坚持纯电驱动，这个方向不容再讨论和争执。但是纯电动汽车和燃料电池汽车的电气架构是一样的，所有纯电动汽车遇到的问题，可以通过燃料电池汽车来弥补。”章桐表示。
从实际情况来看，尽管氢燃料电池汽车越来越受到各方重视，但是推进产业化发展的道路仍然非常漫长。
“由于我国燃料电池汽车核心技术和零部件技术尚未突破，基础设施建设不足，标准法规缺失，氢气作为能源管理的体系尚未建立等等原因，目前尚不具备大规模的推广应用条件。”宋秋玲表示。
章桐认为，从国家政策、产业链、整车的积极性、能源架构调整、氢气来源的多元化来看，氢燃料电池汽车非常符合在中国发展。而现阶段需要推进氢燃料电池汽车的示范运行。
据了解，目前国内有接近30个城市和地区正在进行一定规模的氢燃料电池汽车示范运行，以商用车为先导，公交物流作为主要区域，在特定场所、特定的用户群体运行。
“通过示范运行来做市场和技术的滚动性发展，示范运行的过程中要提炼技术，从整车到系统到部件到关键材料，一环一环培养成熟技术，把实验室技术变成可商业化、市场能够接受的，经得起市场考验的技术，所以要在政府的支持下才能够把这个事情做好。”章桐最后表示。
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