钜大LARGE | 点击量：681次 | 2021年12月20日
氢能燃料动力电池是否能造就下一个宁德时代？
氢燃料电池是将氢气与氧气的化学能转变成电能的装置，主要由阴极（空气极）、阳极（氢气极）、电解质溶液、外部电路四部分组成。其工作原理实际上是电解水的逆反应，氢气和氧气分别由电池的阳极和阴极通入。
阳极氢气在催化剂作用下分解为质子和电子，带阳电荷的质子穿过隔膜到达阴极，带阴电荷的电子在外部电路运行，从而产生电能；在阴极上的氧气在催化剂作用下和电子、质子发生化合反应生成水。
燃料电池系统不仅包括燃料电池本体，还应该拥有氢气、空气供给系统、发动机控制系统、车载氢系统、辅助电源等系统，这样，燃料电池方可正常工作。
1、氢燃料电池行业发展历程
1）技术萌芽阶段。其实燃料电池至今已有180多年的发展史，最早可以追溯到1839年。WillianRobertGrove是公认的“燃料电池之父”，他提出的“气体电池”原始模型，其工作原理为燃料电池的诞生奠定了理论基础。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
2）技术应用突破阶段。20世纪60年代，燃料电池正式应用于航天领域，开启了燃料电池的现代发展史。美国也成为第一个实现氢能源技术应用的国家。
20世纪70年代以后，氢能作为一种新型清洁能源开始受到各国政府的关注，同时随着多种先进制氢技术的落地，氢燃料电池很快被运用于发电和汽车。1968年，通用汽车公司生产出了世界上第一辆可使用的氢燃料电池汽车，该燃料电池汽车以厢式货车为基础，装载了最大功率为150kW的燃料电池组，续航里程为200km。
到了20世纪90年代，作为解决环境污染和能源供需问题的重要途径之一，燃料电池电动汽车技术受到了空前重视，世界主要汽车厂商投入了大量的人力和物力研发燃料电池电动汽车。
3）产业快速发展阶段。2014年，丰田在全球首推4人乘坐的燃料电池车Mirai，续航500km，补充氢燃料仅需3分钟，成为了燃料电池领域内的里程碑事件。此后，氢燃料电池技术快速进步、全球政策支持力度不断加大、行业商业化步伐不断提速，全球燃料电池产业开始快速发展。作为实现车辆“零排放”的重要解决方案，氢燃料电池技术如今已成为各国产业竞争新的制高点。
2、氢燃料电池行业市场规模
目前，燃料电池根据其应用场景不同可大体分为交通运输用、固定式、便携式燃料电池，近年来需求量均呈现爆发式增长。2020年度全球燃料电池出货量达1,319兆瓦，2016年-2020年复合增长率约26%。其中，交通运输领域需求上升尤为显著，年复合增长率约34%。
截至2020年底，全球氢燃料电池汽车保有量超过3万辆，行业市场规模超1.2万亿元。韩国成为首个氢燃料电池汽车保有量超过万辆级的国家。我国保有量为7352辆，约占全球规模的24%。
当前燃料电池整体应用领域由清洁电站、辅助电源为应用场景的固定式电源向交通运输为应用场景的车用电源转变。据国际氢能委员会的预测，到2050年全球氢能源消费将占全球总能源需求的18%，将为氢燃料电池及设备创造近20万亿元人民币的市场价值。
3、氢燃料电池行业驱动因素
随着中国石油、天然气消费持续快速增长，国内石油和天然气对外依存度快速攀升。继2017年成为世界最大原油进口国之后，中国2018年又超过日本成为世界最大的天然气进口国。2020年我国全年石油净进口量5.42亿吨，石油对外依存度升至73.5%，较上年提高1个百分点；天然气进口量1,408亿立方米，同比增长2%，对外依存度达43.2%。
同时，中国的城市污染问题也迫在眉睫，因此我国政府高度重视清洁能源结构的发展，积极推动碳达峰、碳中和等国家战略的落地。新能源汽车的发展可以很大程度上降低能源的对外依存度，减少碳排放。另一方面，我国大量的弃风、弃光等可再生资源均可用于电解水制氢，将为燃料电池的能源供应提供有力保障。
燃料电池汽车具有零排放、续航里程长、加氢时间短等优势，适用于远程公交、物流运输等交通方式，更能满足长途、重载、商用等需求，可以有效补足纯电动汽车应用的短板，共同满通运输系统的需要。
此外，政府产业规划的明确吸引了各方资本的关注，根据《节能与新能源汽车技术路线图》，我国拟从2020年发展以小功率燃料电池与大容量动力电池构型为技术特征;到2025年以大功率燃料电池与中等容量动力电池为技术特征；最后到2030年以全功率燃料电池为技术特征。可以看出从国家能源战略、环境保护及技术应用角度出发，燃料电池汽车毫无疑问是新能源汽车的终极目标之一。
4、氢燃料电池行业制约因素
氢能产业链基础设施的完善是现阶段制约我国燃料电池汽车商业化发展的重大瓶颈。我国加氢站的建设存在投入成本高、缺乏标准体系等特点，且上游氢气制备、存储、运输体系亦不完善，导致目前氢气成本超过燃油成本，规模化推广应用存在较大困难。
在国家政策和产业资本的大力支持下，我国燃料电池技术已经取得了重大的突破，但是关键技术水平与国际先进水平仍存在差距，制造工艺有待进一步提升。
目前，燃料电池质子交换膜、双极板、高压气瓶等核心部件基本依赖进口，国内关键材料开发多停留于小批量阶段，缺乏批量、稳定的产品供应，产业链还未形成稳定的供应体系，因而产业链的全面国产化仍然需要一定的时间积累。
5、“氢”实力谁更强？上汽氢燃料电池技术比肩国际巨头
近年来，我国在国家及地方层面同步支持燃料电池的发展，燃料电池汽车的示范推广区域和规模不断扩大，应用场景持续增多，产业链关键技术国产化程度不断提高，巨大的市场空间吸引了大量社会资本的流入，带动了产业链合作、战略投资，加快了我国燃料电池行业发展进程。
随着环保理念的普及，清洁能源的开发和使用，被越来越多的国家和企业看重。近期，据外媒报道，全球领先的氢燃料电池汽车公司HyzonMotorsInc.宣布推出全新的车载储氢系统技术，预计将从2021年第四季度开始部署在其所有车辆上，氢燃料的开发和应用正在成为企业竞逐的新赛道，也是实现碳中和与碳达峰的重要路径之一。
氢燃料汽车能够真正实现“零排放”，因此也被很多人称为新能源汽车的“终极解决方案”。这方面，国内已经涌现出不少先行者，并且取得了不俗的成绩。例如，中国最早开展燃料电池技术研发的汽车企业上汽集团，在氢燃料电池领域就已经取得了令人瞩目的成果。
上汽于2001年就启动了凤凰一号燃料电池汽车项目，着手氢燃料电池技术的研究，累计投入了超过30亿元的研发费用，目前已获得511份燃料电池领域相关专利，并积极参与制定了15项燃料电池国家标准，取得了丰富的研发成果。
上汽旗下的捷氢科技，致力于推动氢能与燃料电池行业的发展，在电堆核心零部件开发（双极板、膜电极）、电堆集成、燃料电池系统集成到动力系统集成、整车集成均具备完全正向开发能力和完整的自主知识产权。
其自主研发的燃料电池系统PROMEP3系列产品实现一级零部件100%国产化，产品已应用在中重卡、城际客车、燃料电池乘用车等多种量产车型上，核心技术比肩以丰田、现代为代表的全球水平。
“氢”实力谁更强？上汽氢燃料电池技术比肩国际巨头
以全球首款燃料电池MPV车型——上汽大通MAXUSEUNIQ7燃料电池车为例，该车搭载了上汽最新自主开发的第三代燃料电池系统PROMEP390，电堆功率为115kW，体积功率密度为3.1kW/L，关键指标达到国际一流水平，并且能在-30℃低温下实现正常运行，成功克服燃料电池车低温冷启动的行业难题。这台燃料电池MPV加满氢只需要3分钟，就像加油一样方便，续驶里程则超过了600公里。
“氢”实力谁更强？上汽氢燃料电池技术比肩国际巨头
此外，上汽还推出了大通MAXUSFCV80燃料电池宽体轻客、申沃燃料电池客车、上汽红岩燃料电池重卡、上汽跃进燃料电池物流车等多款燃料电池落地产品，是全球行业中唯一一家实现多品种燃料电池车商业化落地的企业，为环保出行贡献出了强大的“氢能量”。
“氢”实力谁更强？上汽氢燃料电池技术比肩国际巨头
在氢燃料电池领域，上汽从未停止前进的脚步。相信未来上汽在氢燃料电池领域将继续加码，争取成为世界燃料电池汽车领域的领导者，为带来更环保的出行以及建设清洁氢能社会贡献力量。先行视车，新能源网
