丰田汽车氢燃料电池的分析

如今新能源市场可谓遍地开花，无论是新诞生的品牌还是传统车企推出的新能源产品，“新能源”这三个字在密集轰炸着我们的汽车生活。我们常说的“新能源”主要是指纯电动或是混动车型，对于氢燃料汽车似乎了解并不多。其实氢燃料汽车也许正是新能源发展的最终形式——因为它的反应产物只有水。而在氢燃料电池的研发之路上，丰田汽车再次成为领先者。

所谓氢燃料电池并不是真的燃烧氢气，而是电池的一种，只不过原理和我们常说的锂电池等有本质区别——氢质子穿透质子交换膜与氧分子结合，在催化剂的作用下发生氧化还原反应，而被阻隔在膜外的电子需要绕到电极板两端，这一过程就产生了电流，同时反应产物只有水。

FCEV(FuelCellElectricVehicle)，即燃料电池电动车的简称。其实早在1893年就已经有人提出了氢燃料电池反应原理并实验证明，但在当时想要应用到汽车领域简直是天方夜谭。直到1994年，奔驰推出了世界上第一款氢燃料电池车NECARI，但高昂的造价成为阻碍氢燃料电池车量产销售的最大问题。又过了10年，在2015年我们才等来了世界上第一款氢燃料电池量产车丰田Mirai。

为什么说氢燃料电池也许是汽车“最完美”的动力解决方案呢?通过反应式也可以看出，氢氧在催化剂作用下产生电流和水，电流为汽车提供动能，而水就成为唯一的反应产物，同时能量转化率高又没有过多的废热产出，真正做到“零排放”。

除此之外氢燃料电池还有很多显著优势：氢是世界上最多的元素，氢气来源极其广泛并且是可再生资源;转化效率可超过50%(内燃机转化效率为10%);电池使用寿命长;加注氢气的时间短等等。

优势突出但现阶段也有比较明显的技术壁垒。首先就是氢气站，想要普及氢燃料电池车必然要大规模建造加氢站，同时氢气运输的要求也非常严格，这方面的成本比较高;其次就是电池反应堆中的催化剂必须是贵金属——铂，暂时没有其它物质可以替代，同时对氢的纯度要求极高(99.99%)。

对于高成本以及技术壁垒，丰田给出了现阶段比较高效的解决方案，所以才有Mirai出现，丰田的FCEV之路走了20年，一路风雨终见彩虹。

丰田对于氢燃料电池车的探索从90年代就开始了，到2002年丰田就已经开始在日本、美国限量发售氢燃料电池车“丰田FCH”;2008年针对特定用户销售的“ToyotaFCHV-adv”，把一次加氢后的最大行驶里程从以往的330km提高到了830km，并且能在零下30度的低温地带启动行驶;第一款量产的氢燃料电池车是“MIRAI”，2014年12月15日在日本正式发售。随后，氢燃料电池巴士也在今年投入市场。

技术及成本控制上的不断突破，推动着丰田在氢燃料电池领域20年发展。目前在日本，MIRAI最终补贴完的售价在人民币26万元左右，这比氢燃料电池车刚刚起步阶段降低了几十倍。

丰田于2014年12月在日本开始销售FCEV“MIRAI”，随后从2015年秋季开始将销售范围扩大至美国和欧洲。年产量也从2015年的约700辆，到2016年的约2000辆，再到2017年的约3000辆，每年不断增长。

Sora拥有极简且颇富科技感的外观设计，配置LED头尾灯组，车头的FuelCellBus显示其为燃料电池车的环保身份。Sora还搭载了加速控制系统，在车辆行驶中的超速或突然加速等不当操作系统会主动介入;此外，到站控制系统还可帮助驾驶精确地指引巴士停到正确位置。

今年3月，丰田在日本爱知县丰田市的元町工厂投入20台由丰田自动织机公司生产的氢燃料电池叉车(FC叉车)，同时在元町工厂新建FC叉车专用加氢站。目前，丰田在元町工厂投入的FC叉车达到22台。同时丰田计划将目前使用的传统动力叉车全部更换为FC叉车，其中，到2020年左右向元町工厂投入170台～180台FC叉车，其他工厂也将大力导入并使用FC叉车。

丰田提出的目标是，到2020年，使其燃料电池车全球年销量达到3万辆以上。其中，在日本的月销量至少应达到1000辆，年销量至少应达到1万多辆。丰田于2014年12月开始在日本发售燃料电池车Mirai，并计划2017年将该车的年产能提升至3000辆左右;燃料电池巴士方面，丰田计划2016年开始，以东京为中心引入燃料电池巴士，并为2020年东京奥运会及残奥会准备100多辆燃料电池巴士。

根据氢能源和燃料电池战略协会发布的“氢能源和燃料电池战略路线图”(2016年3月22日修订)的官方目标，到2021年3月之前建设160座加氢站、普及4万辆FCEV。JHyM基于此目标，将业务期设定为10年，首先把到2022年3月的4年时间里建设80座加氢站作为第1期目标，力求在之后继续扩建。

去年10月，丰田开始启动氢燃料电池车“MIRAI未来”在中国的实证实验。同时，丰田汽车研发中心(中国)有限公司的加氢站也同时落成。

丰田计划通过2017-2020年的3年时间，利用“MIRAI未来”针对“中国使用环境下的车辆行驶调查”、“氢燃料品质调查”、“各种品质耐久性评测”等方面进行实证实验。丰田希望通过本次实证实验项目，与政府和汽车行业共同摸索、构建“氢能源社会”的各种可能性。

写在最后：“电动化”是如今汽车行业的发展大方向毫无争议，而丰田作为先行者和领先者，目前已经拥有非常完整的新能源产品线：包括混合动力车HEV、外插充电式混合动力车PHEV、电动汽车EV、氢燃料电池车FCEV在内的全方位“电动化”的环境技术。同时“2050战略”更是为丰田FCEV发展定下时间规划，相信随着技术的不断成熟以及国内政策环境的放开，未来FCEV也将会成为中国新能源市场上的主力军。