燃料電池具有燃料能量轉化率高、噪音低以及零排放等優(yōu)點，從上個世紀末以來便一直受到各國政府和企業(yè)的關注，其研發(fā)、示范和商業(yè)化應用的資金投入就不斷增加。美國、歐洲、日本和韓國等都相繼出臺支持燃料電池汽車與氫基礎設施發(fā)展的政策，如美國各州主要以財政補貼方式支持燃料電池汽車購買和租賃；歐洲特別是英國和德國投入巨資支持燃料電池汽車及其基礎設施建設；日本制定了燃料電池汽車和加氫站發(fā)展路線圖：要求到2020年，燃料電池汽車達到4萬輛，加氫站達到160座；到2025年，燃料電池汽車20萬輛，加氫站320座；到2030年，燃料電池汽車80萬輛，加氫站900座。韓國政府宣布，到2020年，要出口14000輛輕型燃料電池汽車、10000輛燃料電池公共汽車和出租車。政府計劃提高對燃料電池汽車的補貼和稅收優(yōu)惠，并打算到2020年投入運營100座加氫站。

 

        在美國，燃料電池應用研發(fā)與創(chuàng)新，包括燃料電池核心零部件性能和耐久性提升等，一直受到政府鼓勵。政府也不斷推動氫能與燃料電池技術在交通運輸及其他若干領域的發(fā)展。燃料電池在航天和軍事上的優(yōu)勢已逐步顯現，美國國防部和美國航空航天局也開始投資新型燃料電池技術。此外，國家實驗室也在著手進行可再生能源制氫研究和氫能安全性分析評估及其相關培訓等活動。

 

        國際汽車巨頭企業(yè)也紛紛推出面向市場的燃料電池汽車。現代途勝ix35燃料電池汽車和豐田Mirai 在2015年已經投放市場。2016年，本田的燃料電池汽車車型增加到3種。豐田汽車和現代汽車在積極研發(fā)下一代燃料電池汽車。現代汽車將于2018年3月推出的最新NEXO燃料電池汽車已經在2018年平昌冬奧會上示范。豐田汽車則選擇2020年推出新一代燃料電池汽車。其他全球汽車制造商包括奧迪、寶馬、戴姆勒、通用、起亞也都開發(fā)出燃料電池汽車概念車。

 

        2016年是燃料電池發(fā)展和應用具有重大意義的一年。2016年燃料電池產業(yè)化應用突破多個百萬大關：加拿大巴拉德燃料電池客車運行突破1000萬公里、美國普拉格燃料電池叉車實現百萬次加氫、韓國現代燃料電池轎車運行里程超過150萬公里。從燃料電池應用領域角度分析，燃料電池在交通領域的增長速度最快，2016年比2015年增長了幾乎3倍。這些數字標志著燃料電池越來越接近市場化應用階段。

 

        由于燃料電池在商用車和乘用車等交通領域應用已經開始發(fā)力，其應用領域更加廣泛。美國Bloom Energy公司給蘋果、摩根斯丹利和宜家提供燃料電池發(fā)電設備。目前燃料電池發(fā)電推廣力度最大的國家是韓國，他們計劃在未來的5年支持兆瓦級的燃料電池發(fā)電技術應用。國外已經推出燃料電池火車。阿爾斯通首次展出了Coradia iLint燃料電池火車得到關注，并和德國簽署了60列火車的意向書。

 

        可再生能源制氫將得到更多重視。未來的最環(huán)保低碳要求使得日本在2020 年東京奧運會和殘奧會采用燃料電池汽車，其氫氣會通過風能和太陽能可再生能源電解水制取。很多國家都有富裕的可再生能源，通過電解水制取的氫氣可以現場使用、也可以存儲或者加入天然氣管道里運輸（電到氣）。美國、英國、德國、日本、澳大利亞、加拿大、蘇格蘭、泰國等都在開展天然氣管道運輸的項目。瑞典的生物質制氫也正在研究中。

 

        與此同時，基礎設施建設將呈現網狀布局：2016年，全球投入運營的加氫站有40多座，其中16座新加氫站位于加州。聯邦高速公路管理局啟用替代燃料與充電網的模式。該網橫跨35個州，有55條加氫充電高速公路，44條首批指定的加氫高速公路位于10個州。全球還公布了160座新加氫站的建設計劃。英國、比利時、法國、丹麥、德國、日本、韓國、挪威、瑞典、瑞士、拉脫維亞已經或正在建設更多的加氫站。

 

        國際上燃料電池行業(yè)的資源整合大多采用共建研究聯盟和國際合作等方式，例如美國國家實驗室根據需求成立不同的研究創(chuàng)新聯盟，美國政府和國內外企業(yè)就燃料電池系統、應用示范、氫基礎設施和氫安全測試等建立雙邊、多邊的國際合作機構和機制。另外，美國政府也積極扶持中小企業(yè)發(fā)展，制定了多個小企業(yè)創(chuàng)新研究計劃、小企業(yè)技術轉讓計劃、小企業(yè)憑證試點計劃。

 

        對我國氫能與燃料電池發(fā)展應用的借鑒

 

        全球燃料電池在汽車領域的應用已經進入產業(yè)化、市場化加速發(fā)展的新階段。截止到2017年底，全球累計銷售燃料電池汽車超過6000輛。韓國現代汽車下個月即將發(fā)布的全新燃料電池汽車NEXO在產品性能、自動駕駛技術、可靠性等多個方面進行了全面提升，并且提供與內燃機汽車同樣的質保。現代汽車也已經在韓國形成了燃料電池汽車的完整產業(yè)鏈。日本豐田的Miria燃料電池汽車產業(yè)鏈供應商全部是本地化企業(yè)。與此同時，全球氫能供應基礎設施建設步伐逐步加快，已經建設運營270座以上的加氫站。預計截止到2020年，全球燃料電池汽車市場推廣規(guī)模將達到10萬輛，加氫站將超過1000座。2017年11月13日暨聯合國波恩氣候變化會議（COP23）舉辦之際，國際氫理事會18位企業(yè)領導人齊聚德國波恩并發(fā)布了題為“氫能源市場未來愿景報告”，發(fā)布了氫能源普及和能源結構轉型方面的發(fā)展藍圖，在2050年之前，氫能源將占整個能源消耗量的大約20%，全年的CO2排放量能夠較現在減少約60億噸。

 

        我國早在“九五”計劃時就開展支持燃料電池及其應用研發(fā)。目前，燃料電池及燃料電池汽車技術水平已經有了很大進步，但與世界最先進的燃料電池技術相比，我國在其核心技術水平方面，如燃料電池可靠性、耐久性、功率密度、整車冷啟動溫度等，仍存在較大差距。在我國，燃料電池產業(yè)培育還剛剛起步，產業(yè)鏈相對薄弱，產能不足，部分關鍵部件缺失。燃料電池使用催化劑、質子交換膜、炭紙等關鍵材料的開發(fā)多處于實驗室和樣品階段；燃料電池電堆及系統產能仍不夠；高轉速高性能的空氣壓縮機、氫氣循環(huán)泵、70MPa碳纖維纏繞塑料內膽氣瓶(Ⅳ型)等核心部件還沒有成熟技術及產品供應。

 

        從燃料電池在汽車領域的廣泛應用看，我國尚未形成像豐田、現代和本田等那樣的燃料電池汽車龍頭企業(yè)和完整的產業(yè)鏈。目前我國只有上汽、東風、宇通、福田等企業(yè)開發(fā)出燃料電池汽車，一汽、長安、奇瑞等公司正在開發(fā)燃料電池原型車。 

 

        我國連續(xù)多年是世界第一的氫產量大國，也是全世界可再生能源產能最大的國家，因此不僅具有豐富的副產氫氣資源，而且還可從清潔的風力發(fā)電、光伏發(fā)電、水力發(fā)電等可再生能源中制取氫氣，獲取氫能資源的路徑也多種多樣。

 

      為促進燃料電池及燃料電池汽車的技術進步和商業(yè)化推廣，中國汽車工程學會主動發(fā)起成立“國際氫能燃料電池協會”，與聯合國、德國、法國、韓國、荷蘭、美國、日本、加拿大、新加坡、英國、挪威在內的12個國家、國際組織和企業(yè)合作，協會的成立有助于推動我國整體燃料電池技術水平，擴大國際影響力、增大國際話語權。

 

        堅持政府引導。加強頂層設計，積極發(fā)揮國家規(guī)劃引導和政策激勵作用，鼓勵地方政府和企業(yè)結合自身優(yōu)勢，科學制定政策和規(guī)劃，逐步形成燃料電池、燃料電池汽車、氫供給體系的龍頭企業(yè)，并推動建設形成適度超前于燃料電池汽車發(fā)展的氫能基礎設施體系和網絡。

 

        堅持市場主導。充分發(fā)揮市場對產業(yè)發(fā)展的驅動和資源配置的主體作用，努力營造統一、競爭、有序的市場環(huán)境，促進燃料電池相關產業(yè)健康發(fā)展，另外，發(fā)揮行業(yè)學會、協會和產業(yè)聯盟的領域優(yōu)勢，建立跨行業(yè)組織協調機制，加強市場協同作用，促進燃料電池關鍵基礎技術的轉化應用，逐步推動燃料電池技術及產品在熱電聯供、軌道交通、航空航天、深海航潛等領域的應用和聯動發(fā)展。