未来氢能时代的交通工具——燃料电池汽车

来源：ub8优游登录官方网站    发布时间：2024-01-03 09:59:22

  随着社会节能减排、环保减碳的意识慢慢地加强，一辆不消耗化石燃料，不排放污染物，不排放温室气体，完全“零排放、零污染”的新能源汽车无疑将成为时代的宠儿。燃料电池汽车就是这样一类车型，那么现如今它推广到了何种程度，应用在哪些领域，让我们来一起探索吧！

  恰逢2021年6月，第六届国际氢能与燃料电池汽车大会（FCVC 2021）在上海嘉定汽车会展中心开幕，多家燃料电池汽车产业链相关企业和整车企业都参与了展览，再次引发了业界对氢燃料电池技术和燃料电池汽车应用的高度关注。

  图1和图2展出的燃料电池汽车，都很吸引观众的目光。除了公交、货车、重卡和牵引车，车辆展区为何没有展出更多的大家日常熟知的轿车、SUV等车型呢？带着疑问继续耐心读下去，从后续文章会得到答案噢！

  按行业内约定俗成的说法，2019年是氢能及燃料电池产业爆发的元年；后续在国家“2030年实现碳达峰”、“2060年实现碳中和”的减排目标下，氢能利用和燃料电池汽车必将是未来发展的重点方向；加上政策引导和市场推动的双驱动效应，未来数十年人类将有望迈入氢能时代。目前氢能和燃料电池已经在一些细致划分领域实现了商业化，其中最大的应用市场是在燃料电池汽车领域，下面我们一起具体了解氢能时代必不可少的出行工具——燃料电池汽车。

  燃料电池汽车（FCV）是指以氢气（或甲醇）等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。加注的氢气通过化学反应为电池补充电量，从而驱动电机为车辆行驶提供动力，如图3所示。

  与传统汽车相比，燃料电池汽车与传统的内燃机驱动汽车在构造及动力传输等方面均有不同。燃料电池汽车的动力结构如图4所示，传统内燃机汽车的发动机和变速器动力总成在燃料电池汽车中不复存在，取而代之的是燃料电池反应堆栈、蓄电池组、高压储氢罐、驱动电机、DC/DC转化器等设备，制动系统和悬架也会相应发生变化。

  燃料电池汽车动力链的主流技术为“电-电”混合模式，如图5所示，其基本工作原理为：在车辆行驶之初，蓄电池处于电量饱满状态，其能量输出能够完全满足车辆要求，燃料电池动力系统不需要工作。当电池的电量低于60％时，燃料电池动力系统开始工作：①当车辆能量需求较大时，燃料电池动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量；②当车辆能量需求较小时，燃料电池动力系统为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电池组进行充电。

  虽然中央和各地政府纷纷出台氢能及燃料电池产业扶持政策，但目前我国氢燃料电池汽车市场尚在起步阶段。据中国汽车工业协会数据，2020年我国氢燃料电池汽车产销分别为1204辆和1182辆，且全部为商用车，全国累计运行氢燃料电池汽车仅7000余辆，燃料电池汽车的市场占有率还比较小。

  目前，燃料电池汽车主要分乘用车和商用车，而商用车又包含客车和货车、牵引车等专用车型以及特种作业车等。下面将介绍车型分类和具体车型代表。

  （1）燃料电池乘用车车型。目前国内外已有多家车企都推出了燃料电池乘用车产品，比如丰田、现代、上汽和广汽等。国际上，丰田的氢燃料电池汽车Mirai属于行业先驱、业界标杆，新新一代Mirai的储氢量为5.6kg，续航能力约为650公里；现代的最新一代燃料电池乘用车型NEXO具有约600公里的续航能力。而国内，上汽荣威950参数图片）燃料电池汽车的最大续航里程为400公里，距国际领先水平还有约一代的差距；广汽在FCVC 2021展出的最新一代燃料电池SUVAion LX，加满氢气的NEDC工况续航能力超过650km；此外，还有长安CS75氢燃料电池汽车和红旗H5氢燃料电池汽车等。

  （2）燃料电池客车车型。丰田新一代氢燃料电池大巴SORA，车身长10.525米，运载能力为79人，其中包含22个座位、56个站位从剖面示意图能够正常的看到10个70MPa压力的氢气储罐被放置在大巴前部上方，总共可携带600L氢气，续航超过200公里，并在2020年交付给东京市以备奥运会使用；上海申沃牌全低地板燃料电池城市客车已在2018年就交付上海公交集团，投入嘉定公交示范运营。

  （3）燃料电池货车车型。搭载东风底盘的燃料电池轻型货车，已经在上海、广东佛山等地推广使用，借助上海氢车熟路和广东氢力氢为等新能源物流运营商，实现了地区内的规模化示范运营；现代汽车发布的2021款XCIENT Fuel Cell氢燃料电池重卡，搭载了7个大型储氢罐可储存约31kg氢燃料，同时配备了辅助电池系统作为额外动力来源，最大续航里程约为400公里。

  从燃料电池汽车发展路线而言，国外采取的是“乘商齐驱”的发展策略，而中国采取的是“先商后乘”的发展路线，即“商用车先行”。国内燃料电池汽车的推广应用，基本是从以公交车、物流车等为主的商用车推广起步的，目前中国燃料电池汽车集中在商用车领域，比如2019年工信部道路产品推荐目录的燃料电池汽车产品中，商用车100款，而乘用车只有0款。国内燃料电池汽车主要以示范项目为主，相比电动汽车要滞后发展10年至12年。

  根据数据资料，表1展示了国内近五年来推出的燃料电池汽车产品的车企。如金龙客车、宇通客车、佛山飞驰等为代表的燃料电池商用车已具备商业化发展条件；而像上汽、奇瑞、北汽等燃料电池乘用车企业基本都停留在样车产品阶段。

  （1）燃料电池物流轻卡运营案例。2017年末，氢车熟路汽车运营（上海）有限公司购置了500辆氢燃料电池物流车，依托上海嘉定区的加氢站，在上海地区上牌并投入“准商业化”示范运营，业务已经渗透到了京东、云鸟、申通快递、宜家、盒马鲜生等配送体系，未来车辆数量和运营规模将有望继续增长。

  （2）燃料电池城市公交运营案例。2018年9月，上海首条燃料电池公交线型全低地板燃料电池城市客车车型投入嘉定公交114路运营，该车型采用以燃料电池系统为主、动力电池为辅的双动力源，最长续驶里程可达560公里，依靠在嘉定安亭汽车城内的加氢站进行补能。

  在燃料电池汽车推广应用的扶持政策方面，2020年9月，财政部、工业与信息化部、科技部、国家发展改革委、国家能源局联合发布了《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》。该通知规定了示范期间将采取“以奖代补”的支持方式，对入围示范的城市群按照其目标完成情况给予奖励，2021年拟将北京城市群、上海城市群、广东城市群、河北城市群和河南城市群等纳入燃料电池汽车示范应用城市群；不再限于新能源汽车的推广数量和规模，该通知引导示范城市群找准应用场景，完善政策环境，聚焦关键核心技术创新，构建完整产业链。这项通知的颁布，有利于逐步实现燃料电池关键核心技术突破，构建完整的燃料电池汽车产业链，为燃料电池汽车规模化产业化发展奠定坚实基础。

  未来随着燃料电池汽车城市示范群不断拓展，燃料电池汽车将会在更多的城市地区，更适合的应用场景中发挥更大作用，不断的提高与传统内燃机汽车和纯电动汽车的竞争力，助力能源转型和减排环保事业。

  嘉定智能低碳汽车科普生态建设方案，上海市科委科普项目资助（项目编号：20DZ2306500）