氢能|多视角下中国氢能与燃料电池电动汽车发展研究( 二 )
2018年开始 ， 丰田、现代、尼古拉等企业加快燃料电池商用车应用研究 。 在燃料电池电堆方面 ， 除丰田、现代采用金属板外 ， 其他企业大多采用石墨双极板 ， 系统功率均在100千瓦以上 ， 车载储氢系统多采用35MPa储氢瓶 ， 但仍面临成本高、电堆寿命短等瓶颈问题 。 商用车技术接近实际运营需求 。
1.4 氢燃料电池电动汽车推广应用情况
乘用车是前期氢燃料电池电动汽车的主要发展方向 ， 但近年来动力电池技术进步和成本下降明显 ， 导致氢燃料电池乘用车的购置和使用成本与纯电动汽车相比均不具备优势 ， 推广总量有限 。 截止到2020年5月 ， 全球主要国家的燃料电池电动汽车销量如图1所示 。
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由图可知 ， 相比2018年 ， 全球燃料电池电动汽车2019年呈迅速增长趋势 ， 2020年1-5月销量已接近2017年全年的销量水平 。 燃料电池电动汽车销量按国家排名 ， 如图2所示 。
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【氢能|多视角下中国氢能与燃料电池电动汽车发展研究】
由图可知 ， 美国燃料电池电动汽车推广量最多 ， 紧接着是韩国、中国和日本 。 主要车型有丰田Mirai、现代Nexo和本田Clarity ， 其中丰田Mirai销量全球占比超过70% 。 燃料电池客车尚处于技术示范和验证阶段 ， 推广不足百辆 。
1.5 氢能安全问题借鉴
氢气在常温常压空气中的燃烧范围为4-75%（V/V） ， 泄漏氢气在空间中扩散积聚达到一定浓度 ， 遇到点火源就会燃烧甚至爆炸 ， 具有易气化、着火、爆炸等特性 。 在敞开空间下 ， 氢的扩散系数是天然气的318倍、汽油气的12倍 ， 泄漏的氢气将会很快上升并向各个方向快速扩散 ， 使得浓度难以达到爆炸所需浓度 。 在密闭空间下 ， 氢气的燃烧速度约为天然气和汽油的7倍 ， 氢气比其他燃料更容易发生爆燃甚至爆轰 。 目前氢气隧道、地下停车场等受限空间的泄漏扩散规律仍有待深入研究 。
2 多视角下中国氢能与燃料电池电动汽车发展趋势
2.1 政策视角下氢能与燃料电池电动汽车发展
我国中央政府与地方的氢能与燃料电池电动汽车相关政策如表2所示 。
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地方层面积极推进氢能与燃料电池汽车的发展 ， 河北、山西、陕西、河南等17省、直辖市相应发布了包括战略性新兴产业规划在内的地方发展战略 。 其中 ， 湖北、江苏、上海、广东等均发布了专门针对氢能与燃料电池汽车的发展规划 。
由表可知 ， 我国尚未从国家层面提出氢能与燃料电池电动汽车的发展战略与目标 ， 导致我国氢能与燃料电池电动汽车的发展缺乏顶层体系指引 ， 当前已有不少地方推出针对性发展政策 ， 对我国国家层面的政策具有一定参考作用 。
2.2 技术视角下氢能与燃料电池电动汽车发展
目前 ， 我国已基本掌握了原材料、燃料电池电堆、系统、整车等关键技术 ， 初步建立了具有自主知识产权的燃料电池电动汽车动力系统技术平台 ， 实现了电堆、膜电极、双极板等部分关键部件及原材料的国产化 ， 具备了千辆级燃料电池电动汽车动力系统平台与整车生产能力 。 其中 ， 金属双极板电堆功率密度接近3.0千瓦/升 ， 可实现-20摄氏度启动 ， 寿命达到5000小时；石墨双极板电堆功率密度达到2.0千瓦/升 。 自主膜电极功率密度已突破1瓦/平方厘米 ， 铂载量仅0.45毫克/千瓦 ， 寿命超过6000小时 ， 达到了国际先进水平 。
2.3 经济视角下氢能与燃料电池电动汽车发展
为准确模拟 ， 本文乘用车选取典型的B级汽油车、续驶里程300公里的纯电动汽车和功率为114千瓦的燃料电池电动汽车作为研究车型；商用车选取同级别的柴油重卡、纯电动重卡和燃料电池重卡开展对比分析 。 燃料电池电动汽车产量、燃料电池系统成本、氢气价格等关键参数如表3所示 ， 使用寿命乘用车按15年20万里、长途重卡按8年60万公里计算 。
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