八、氢燃料汽车
8.1氢燃料电池汽车原理
燃料电池汽车是电动汽车的一种，其核心部件燃料电池。通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能动力。
燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。有些车辆直接携带着纯氢燃料，另外一些车辆有可能装有燃料重整器，能将烃类燃料转化为富氢气体。
单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。
  燃料电池汽车融合了内燃机汽车和纯电动汽车的优点，不仅排放几乎为零而且续驶里程足够长，是新能源汽车的终极解决方案。随着丰田首款量产型燃料电池汽车Mirai上市，燃料电池汽车再次成为全世界的焦点。2015年开始，本田、通用、大众、福特、奔驰等汽车制造商均计划在3年内向市场投放燃料电池车型。量产车型的上市标志着燃料电池汽车已具备商业化的条件，全球燃料电池汽车产业将进入高速发展期， 燃料电池汽车是新能源汽车的终极解决方案。与内燃机汽车相比，燃料电池汽车的能量转化效率高出近一倍，而且近乎零排放；与纯电动汽车相比，续驶里程不再受限，燃料补给时间也大大缩短。放长远看，整车成本将进一步降低，加氢站也会越来越多，燃料电池汽车在产品属性、消费体验等环节全面占优，是新能源汽车的终极解决方案
8.2氢燃料汽车技术发展
2008年至今，车载燃料电池系统的成本下降50%以上，性能已能满足整车要求，燃料电池汽车作为概念车的历史正式终结。2014年，现代途胜燃料电池汽车和丰田新款燃料电池汽车Mirai上市；2015年开始，本田、通用、福特、奔驰等都将在3年内推出量产车型。燃料电池汽车商业化的条件已经具备。但若要大规模推广，成本和寿命与传统内燃机汽车相比仍然缺乏竞争力。
     大量使用铂族金属和碳纤维是成本过高的主因。铂族金属（PGM）是质子交换膜燃料电池堆的催化剂，用量约为0.25~0.3g/kw，由于价格昂贵，单车用量价值高达1200美元，占燃料电池堆成本的25%左右。同时，由于高压储氢罐中氢气压力高达700bar，强度高、重量轻的碳纤维复合材料得到大量应用，单车用量近90kg，价值约2500美元，重量和成本均占整个储氢罐的70%左右。
  燃料电池汽车具有无比广阔的发展前景。与内燃机汽车相比，燃料电池汽车的能量转化效率高出近一倍，而且近乎零排放；与纯电动汽车相比，续驶里程不再受限，燃料补给时间也大大缩短。放长远看，整车成本将进一步降低，加氢站也会越来越多，燃料电池汽车在产品属性、消费体验等环节全面占优，未来规模化应用是大概率事件。
     整车结构看，燃料电池汽车与纯电动汽车较为相似，二者都是由电机驱动，最大的区别在于燃料电池汽车的电能主要来源于车载燃料电池系统，蓄电池作为辅助能量源。这主要是因为燃料电池系统进行过高或过低功率输出时，工作效率会显著降低，因此辅以较小容量的蓄电池，在燃料电池系统的低效工作区间为驱动电机提供能量。
     车载燃料电池系统是燃料电池汽车的核心，由质子交换膜燃料电池堆和高压储氢罐组成，其成本约占到整车成本的45%。受益于近年燃料电池技术的突飞猛进，2008年至今车载燃料电池系统的成本下降50%以上，系统性能已能满足整车要求，商业化的条件已经具备。
8.3 氢燃料汽车发展中不得不说的电动汽车
但从长远来看，燃料电池内在的环保优势可能会让它取得终极胜利。
电池确实引起了一些环境担忧。钴、锂、镍和铜等电池常用的关键金属的开采经常会引发人们对工人和环境安全的担忧。此外，电池的回收也是一大挑战。更重的电动汽车可能会释放出更多的轮胎颗粒，危及健康。在德国这样的国家，煤炭仍然经常被用来发电，因此电动汽车的二氧化碳排放优势在这些地方并不明显。
“我们认为，作为能源载体，氢必须首先使用绿色能源，以有竞争力的价格实现足量生产。然后氢将主要用于那些不能直接电动化的应用，例如长距离重型运输。” 。
到2050年，氢将为4亿多辆轿车和SUV、2000万辆卡车和500万辆公共汽车提供动力。氢将提供世界18%的能源。
许多投资已经开始转向氢燃料，丰田和现代等公司在这方面处于领先地位，已经向世界展示了这项技术的工作原理。
如果能充分利用再生风电能源和瑞士的水力发电的过剩产能，氢供应不会成为问题。
“电池并不是万能的，那些生活在大城市的人会发现很难给电动汽车充电。向氢燃料的转变将是缓慢的，
卡尔加吉教授表示，交通用氢更像是一种利基发展，充分利用目前会被浪费的多余可再生能源。
做到特别低的制氢成本，扩大规模。这些项目在沙漠中使用巨大的太阳能装置产生电力，然后用于制氢，再将氢输送给客户。
“当然，把氢用于交通的主要问题是如何运输和储存，如何把氢送到车辆需要的地方。” 。
随着风能和太阳能发电的增加，产生的电能会多于需求。多余的电可以用来制造氢气。
8.4 氢燃料汽车的分类
氢能汽车主要以重卡、物流车、客车为主，周转车，摩托车，电动车也在推广中。
8.5 国内氢燃料汽车产业
8.5 .1中央关于氢能相关的政策文件超过10个，同时有超过17个省份22个城市及地区发布了氢能相关的地方政策，其中包括了两份白皮书与一份汽车产业报告。从政策数量看，无论中央还是地方，均对氢能产业予以了高度重视。
2019年氢能产业发展速度显著加快，各地方的氢能扶持政策、氢能产业园区如雨后春笋般涌现。在现阶段，氢能属于政策主导型行业，政策对于产业发展起着重要的指引作用。
中央关于氢能相关的政策文件超过10个，同时有超过17个省份22个城市及地区发布了氢能相关的地方政策，其中包括了两份白皮书与一份汽车产业报告。从政策数量看，无论中央还是地方，均对氢能产业予以了高度重视。
8.5 .2按省份看，广东出台政策最多，江苏紧随其后，政策数量明显高于其他地区。长三角与珠三角地区省份政策数量占地方性政策总数比例将近60%，这两个地区也引领了国内氢能产业的发展。
8.5 .3从政策类型看，氢能专项政策不到政策总数的1/3，大量氢能源相关政策以新能源汽车政策与环保政策的形式发布，显示了目前国内氢能落地应用主要在新能源汽车领域，环保政策成为推动氢能发展的重要因素。
8.6 氢燃料汽车推广和规
8.6.1全球都在推广氢燃料
全球已经有19个国家的政府制定了“氢战略”，以便于在其国内开发氢燃料电池。根据CaFCP的数据，德国的氢气出行(H2 Mobility)项目是欧洲最大的氢燃料项目，欧盟、日本和中国的氢燃料项目也都在进行之中。
8.6.2、4月23日，工业和信息化部大学发言人、运营监控协调局局长黄利斌在国新办大会上表示，氢燃料电池汽车和锂电池纯电动汽车是新能源汽车的重要技术路线。从技术特点和发展趋势来看，纯电动汽车更适合于城市、短途、乘用车等领域，而氢燃料电池汽车更适合长途、大型、商用车等领域。我们相信，氢燃料电池汽车和纯电动汽车将长期共存、互补，以满足交通运输和人们出行的需要。
目前，氢燃料电池汽车的产业化进程明显落后于纯电动汽车。我国氢燃料电池汽车在基础材料、关键零部件、系统集成等方面与国际先进水平还有差距，汽车成本高，氢能基础设施建设相对落后。氢燃料电池汽车的发展不仅是一个技术问题，还取决于整个氢能产业链的发展以及相关政策、标准和法规的不断优化和完善。从某种程度上说，这比推广电动汽车还难。
下一步，我们将进一步加强工作，配合有关部门开展示范运营，解决氢燃料电池汽车产业化、商业化问题，大力推进我国氢能源和燃料电池汽车产业的创新发展。相信氢燃料电动汽车在中国正处于发展的行列，未来将有更多的人使用氢燃料电池汽车。
8.6.3
　　美国几乎所有的燃料电池汽车都在加州，夏威夷也有一部分。这是因为除了加州和夏威夷外，美国其它地方没有氢燃料供应网络。
　　夏威夷有一个。美国东北部还有12座正在建设中，太平洋西北地区预计也会有更多。
　　加州街道上有42辆氢燃料电池公交
　　除了上述8285辆燃料电池汽车外，加州还有42辆氢燃料电池公交。按照目前的生产率，一辆以氢燃料为动力的城市公交价值在120万美元。随着订单的增加，成本会降低。
　　液态氢可能是答案
　　大多数加油站使用加压氢气，依靠压缩泵站和卡车网络才能将氢输送到站。未来，许多加氢站将输送液态氢，其供应量更大、更可靠。随着越来越多的加氢站的建立，氢供应将明显增加。
　　2025年在加州建立200个加氢站，到2030年，该州将有1000个加氢站。其他州修建了加氢站之后，全国范围内的燃料电池汽车数量将会增长。
　　新加氢站有更多氢燃料储备
　　由于未来的加氢站将使用液态氢，容量将在500到800公斤之间，足够为167到267辆汽车补给燃料。一些加氢站的容量可达1200公斤，足够为400辆汽车补给燃料。
目前，33%的氢使用太阳能、风能和水力等可再生能源制成。这一比例还将增加.