浅析燃料电池汽车发展
新能源汽车将会是未来汽车的发展趋势，这一点毋庸置疑。从各大车企未来车型的规划中我们也可以看到，新能源汽车占据了很重要的位置。不过由什么类型的新能源汽车“称霸”未来世界，这还不太好说。现在发展势头比较猛的有氢燃料电池车型和纯电动车型两类。孜孜不倦研究和大力推广氢燃料电池车型的正是日本车企，为什么日本车企钟爱氢燃料电池车型?氢燃料电池车型真的能pk掉纯电动车型吗?
一、日系车企都爱燃料电池车
丰田和本田两大日企巨头对于氢燃料电池汽车的研究比较早。
早在1999年的东京车展，本田就展示了旗下的燃料电池车，此后的1999年到2001年期间多次推出试验车，为量产作出准备。
2002年本田正式推出了燃料电池车型，FCX。这辆3门的燃料电池车型曾经在美国加州和日本进行过租赁，这辆车也是世界上第一部官方认证的氢燃料电池车。
到了2008年，本田升级了FCX的各项技术，正式将车命名为FCXClarity，续航里程达到372km，市场也拓展至欧洲地区。
只可惜氢燃料电池车型没能成为燃油车的替代品，反而受到了各种阻碍，最大的问题就是没有加氢站。所以它没能像纯电动汽车一样发展起来，第2代FCX Clarity在2014年停产。
本田作为一个著名的技术偏执狂，没有辜负它的头衔，一直在研究氢燃料电池技术。
不过本田并不是一个人在战斗，丰田汽车在2015年推出了续航500km的Mirai氢燃料电池车型。
丰田还公开了5000多项核心专利，包括燃料电池、高压储氢罐的专利，全球汽车企业可以无偿使用这些专利到2020年底。这也是为了带动整个产业链蓬勃发展。
而本田在2016年也上市了名为“Clarity Fuel Cell”的燃料电池车，续航达到了750km。
除了本田和丰田，铃木最近竟然推出了氢燃料电池的踏板车BURGMAN Fuel-Cell。
先来看一下燃料电池车型的工作原理。氢燃料电池车型是利用氢做燃料，通过和空气中的氢发生化学反应而产生电能，电能驱动车辆。
氢燃料电池的使命是发电，它本身不能储电，驱动车辆前进的依然是电机。
优势：零排放、长续航、加氢时间短
工作原理导致了它的优势和劣势。优势就是车辆排放的是氢和氧的结合物，水，所以它相当于零排放。只要氢燃料足够，它就能一直跑下去，所以它的续航里程会比纯电动车型要长。
氢燃料电池车型加氢的时间非常短，本田Clarity车型3min即可完成加氢，这个速度即便是特斯拉的超级充电站也比不了。
劣势：效率低、安全性问题、加氢站少
劣势也非常明显，我们刚才说的工作原理只是简化的工作原理，真正到汽车内部又会非常复杂。氢燃料要和氧气结合、反应产生电能，电能再驱动车辆，经过发电-输电-充电-驱动，这其中会有不少效能流失。
许多人认为这是在浪费资源，特斯拉的老大Elon Musk就曾经表示这种模式“extremely silly“
当然这些都不是氢燃料电池车型最关键的问题，它的问题在于氢气不稳定，本身密度很低，所以需要安全可靠的高压容器来储存。
比如本田Clarity车型的氢气来自两个体积分别为24L以及117L的高压氢气罐，内部压力为70MPa(最常见的压力容器煤气罐是10MPa)。它们分别位于后排座椅的下方和后方。
大家都知道高压氢气罐非常容易爆炸，这就相当于随身携带了两个炸弹在街上行走。
为了保证氢气罐的安全，本田采用了铝制内衬，增加了碳纤维强化塑料层，而且做足了保护措施。即便出现泄漏，氢气会通过管道释放到外部。
如果发生碰撞，车内还布置了氢气传感器，会第一时间切断氢气源。可是这样并不能减轻消费者的顾虑，电动车的安全性普及到现在也不算太成功，何况本身就会爆炸的氢气罐。
最后一个劣势，也是致命的劣势，氢气站。正如充电站稀少一直被大家所诟病一样，氢燃料电池车型也需要加氢站。建设一座氢气站的费用不菲，氢气的运输、保存就是个问题。充电站还可以利用现成的电网，而加氢站则需要从零开始。
三、日系车系为什么要大力发展?
看起来氢燃料电池车型想要普及困难重重。为什么日系要大力发展呢?原因很多，其中一个是由于产业所决定的，全球三大氢能源公司有两家在日本，发展氢燃料电池车型拥有良好的科研成果作为基础。
目前来看，日系车企未来将继续在氢燃料电池车型上走下去。在美国，通用和本田已经合作，在密歇根州建立了一座工厂，将为燃料电池汽车推出下一代推进系统。
而在日本本土，本田研究开发了一种高压水电解型制氢站，仅需使用水和太阳能电池板产生的电能，就能够制造出压力达到70MPa的氢。
这个制氢站占地面积仅有6㎡左右，但可以在24h内制造出2.5kg压力为70MPa的氢，为本田Clarity车型提供加氢服务。
前不久，本田、日产和丰田在内的11家企业已经签署了一份谅解备忘录，2020年在日本各地新增安装160座氢燃料站以帮助扩大日本的燃料电池(汽车)市场。
从目前发展的势头来看，氢燃料电池车型是比不上纯电动车型，热衷研究的车企也大多都来自日本。现在日系车企要联手高事情了，我们就看看它们能否代替燃油车，成为未来的发展方向。
燃料电池客车发展情况及技术发展趋势一、燃料电池汽车政策分析 《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策方的通知》（财建(2015)134号）中明确：“2017-2020年，除燃料电池汽车外，其他车型补助标准适当退坡”，明确了国家对燃料电池汽车产业发展的支持态度。而《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中提出，要系统推进燃料电池汽车研发与产业化，到2020年，实现燃料电池汽车批量生产和规模化示应用。 在财政补贴层面，国家也给予了大力支持，包括整车补贴、加氢站补贴、免征购置税以及运营补贴等。其中，整车补贴额度从20万到50万每辆不等，一个加氢站则补贴400万元，运营补贴中，燃料电池客车补贴为6万元/辆/年。 二、氢燃料电池产业链概述 氢燃料电池汽车产业链包括制氢、储氢、运氢、加氢、应用（燃料电池汽车/有轨电车）等环节。 氢气制造一般是通过将化石原料、化工原料、工业尾气、可再生能源以及水等经过处理来获取，每种获取途径其成本和环保属性都不同。中国目前主要通过工业尾气处理以及电解水来制氢。长河认为，对于燃料电池来说，现在配套基础设施还有待进一步完善，需要政府以及行业机构以及专家尽快推进立法和相应的技术标准予以规。
长河表示，制氢的方法和方案比较多，而目前燃料电池汽车使用最大瓶颈和最大的障碍是缺乏加氢站。据其统计，截止到2013年底，全球加氢站只有228座，对于我国来说，我国真正投入商业化、用于燃料电池的加氢站只有两座，仅仅限于国比较大的城市，就是和，处于示运营阶段，与国外说的氢高速公路，也就是一条高速公路有多个加氢站相比，差距比较大。 在整个氢燃料电池产业链中，氢燃料电池发动机处于绝对的核心地位，氢燃料经过发动机转化为电能应用到终端。长河表示，目前制约中国燃料电池汽车发展的瓶颈，就是氢燃料电池发动机。虽然国有不少高校和相应科研机构以及企业，在就燃料电池发动机技术展开相应研究和示性运营应用，但是氢燃料电池发动机核心技术，这两年通过评估，能够达到产业化或者达到工业化应用的，核心技术仍然掌握在国外企业手中。
氢燃料电池汽车行业调研分析报告 摘要—— 该氢燃料电池汽车行业调研报告仅针对xx区域分析，时间2016-2017年度。 目前，区域内拥有各类氢燃料电池汽车企业980家，从业人员49000人。截至2017年底，区域内氢燃料电池汽车产值176532.90万元，较2016年148797.12万元增长18.64%。产值前十位企业合计收入76279.72万元，较去年63661.93万元同比增长19.82%。 ...... 过去，我们习惯性地将拉丁美洲、东欧和亚洲大部分地区看做低成本地区，而将美国、西欧和日本看作高成本地区。现今，这已是一种过时的世界观了，工资、技术效率、能源成本、利率和汇率，以及其他因素年复一年的细微变化，悄悄地但也极大地影响了“*”图谱。近十年来，全球的要素价格都不同程度出现上涨，但数字并不是其中关键，重要的是有没有与业绩挂钩，与利润相比，要素价格的上涨是否合理？遗憾的是，“*”的下降已经导致(甚至继续导致)令人悲观的制造业投资回报率。加上隔在科技创新与市场回报之间的玻璃墙，全球制造业将持续面临悲观前景。
第一章宏观环境分析 一、宏观经济分析 1、过去一年，国际环境扑朔迷离，复杂多变，国内发展任务繁重，异常艰巨。我们能够确保经济运行处于合理区间，经济结构调整出现积极变化，实现经济社会持续稳步发展，说到底，与全面深化改革取得重大进展密不可分。一年来，行政体制改革、财税体制改革、户籍制度改革、国有企业混合所有制改革、央企负责人薪酬制度改革、考试招生制度改革、司法体制改革等亮点频频；一批与经济社会密切相关的商品和服务价格有序放开，进一步激发了市场活力；持续推进的简政放权措施和“负面清单”管理，极大地激发了全民创业兴业和带动就业的内在动力。 2、当前经济运行稳中有变，经济下行压力有所加大，部分企业经营困难较多，长期积累的风险隐患有所暴露。对此要高度重视，增强预见性，及时采取对策。当前我国经济形势是长期和短期、内部和外部等因素共同作用的结果。我国经济正在由高速增长阶段转向高质量发展阶段，外部环境也发生深刻变化，一些政策效应有待进一步释放。 二、宏观产业政策
能源概论 --关于燃料电池电动汽车传动系统的研究 姓名： 学号： 专业：
关于燃料电池电动汽车传动系统的研究 摘要：燃料电池汽车是一种高效清洁的电动汽车。与传统的内燃机汽车相比, 燃料电池车的动力传动系统采用电动机替代内燃机成为燃料电池汽车驱动动力源, 其动力传统系统具有革命性的改变。本文介绍了燃料电池汽车动力传统技术发展概况, 围绕燃料电池电动汽车动力传动拓扑架构、多源系统管理和动力系统配置与仿真优化技术等关键技术开展了详细论述。对燃料电池电动汽车动力传统设计与制造具有重要的参考价值。 关键词: 燃料电池 传动系统 构架 改良 蓄电 1 引言 燃料电池汽车是电动汽车的一种。燃料电池发出的电, 经逆变器、控制器等装置,给电动机供电, 再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动,就可使车辆在路上行驶, 燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2 ~3倍。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此燃料电池车辆是无污染汽车。随着对汽车燃油经济性和环保的要求, 汽车动力系统将从现在以汽油等化石燃料为主慢慢过渡到混合动力,最终将完全由清洁的燃料电池车替代。 近几年来, 燃料电池系统和燃料电池汽车技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制造厂,如丰田、本田、通用、戴姆勒- 克莱斯勒、日产和福特汽车公司已经开发了几代燃料电池汽车,并宣布了各种将燃料电池汽车投向市场的战略目标。目前, 燃料电池轿车的样车正在进行试验, 以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。其中本田的FCX Clarity 最高时速达到了160 km/ h ; 丰田燃料电池汽车FCH V adv 已经累计运行了360, 000 km 的路试, 能够在零下37度启动,一次加氢能够从大阪行驶到东京( 560公里)。在我国科技部的支持下, 燃料电池汽车技术得到了迅速发展。2007 年, 我国第四代燃料电池轿车研制成功, 该车最高时速达150 km/h,最大续驶里程319 km。2008 年,燃料电池示范汽车又在北京奥运进行了示范运行。2010 年, 包括上汽、奇瑞等国内汽车企业共有196 辆燃料电池汽车在上海世博园区进行示范运行。在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战,如燃料电池组的一体化,提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力, 并已取得了显著的进步。但与统的内燃机轿车相比, 燃料电池电动汽车采用燃料电池+ 电动机!来代替传统车的心脏—发动机和燃油系统。燃料电池轿车的动力传动系统发生较大的
国内燃料电池汽车发展现状分析正文目录 在政策支持方面，我国政府也非常重视燃料电池汽车等清洁汽车技术的发展。《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出：“增强汽车工业自主创新能力，加快发展拥有自主知识产权的汽车发动机、汽车电子、关键总成及零部件。鼓励开发使用节能环保和新型燃料汽车”。2006年2月，国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》将“低能耗与新能源汽车”和“氢能及燃料电池技术”分别列入优先主题和前沿技术。在国家《节能中长期专项规划》及相应的十大重点节能工程中，强调要“发展混合动力汽车、燃气汽车、醇类燃料汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车等清洁汽车”。国家发展和改革委员会与科学技术部共同向社会公布的《中国节能技术政策大纲》中同样也强调要“研究电动汽车等新型动力”。“九五”和“十五”期间，国家都把燃料电池汽车及相关技术研究列入科技计划，国家863计划和973计划都设立了许多与此相关的科研课题。“十五”国家重大科技专项之一的“电动汽车专项”将燃料电池汽车列为重要内容，国家投人近9亿元。“十一五”国家继续支持“节能与新能源汽车”，包括燃料电池汽车的研究。 在技术现状方面，1998年，清华大学研制出中国第一辆燃料电池汽车，其燃料电池由北京富源燃料电池公司提供；1999年北京富源燃料电池公司与清华大学合作开发出燃料电池乘用车；2001年，北京绿能公司与清华大学和北京工业学院合作，研制出以燃料电池为动力的出租车、客车和12个座位的公共汽车；2004年，国家甲醇燃料汽车示范工程在长治正式启动并通过了国家验收；2005年，上海神力科技有限公司研制的绿色燃料电池游览车投入试运，总行驶里程达1.2万公里，无故障运行时间达2000小时；2006年，由同济大学等单位共同研发“超越三号”燃料电池轿车在第八届“比比登清洁能源汽车挑战赛”中表现抢眼，四项比赛评分均为“A”，并在两个单项比赛中获得第一。 我国燃料电池汽车研发采用了与国际同领域权威单位不同的技术路线，开发出了独具特色的能量混合型和功率混合型两种燃料电池混合动力系统，具有电——电混合、平台结构、模块集成的技术特征，燃料经济性高于国外同类样车特别是纯燃料电池驱动模式样车，轿车和客车两种车型节氢效果均十分显著，现已经成为国际上主流构型。新一代的燃料电池汽车动力平台也已经基本建立。 在产业化目标方面，我国燃料电池电动汽车产业化目标是，2006～2010年期间，通过示范运行，找出薄弱环节，攻克技术难关，实现燃料电池电动汽车的小批量试制；2010～2020年，争取燃料电池电动汽车的批量生产；2020～2030年，我国电动汽车整体技术水平要基本与国际电动汽车水平相当，并且实现燃料电池电动汽车的大批量生产。 在燃料电池汽车的实际应用方面，我国于2003年与2007年分别启动了两期燃料电池公共汽车商业化示范项目。该项目是中国政府、全球环境基金(GEF)和联合国开发计划署(UN—DP)共同支持的项目，由科技部、北京市、上海市共同组织实施，目的是为了降低燃料电池公共汽车的成本，借助在北京和上海两市进行的燃料电池公共汽车和供氢设施的示范，加快其技术转化。北京市、上海市各采购6辆燃料电池公共汽车，进行示范运行。2008年北京奥运会，基于上海大众领驭平台的燃料电池轿车作为我国首款燃料电池轿车进入国家汽车产品公告，20辆领驭燃料电轿车为奥运会提供交通服务，运行总里程超7.6万km。
（二零一二年十二月） 2020-2025年中国氢燃料电池汽车行业新市场开拓策略研究报告 可落地执行的实战解决方案 让每个人都能成为 战略专家 管理专家 行业专家 ……
报告目录 第一章企业新市场开拓策略概述 (6) 第一节研究报告简介 (6) 第二节研究原则与方法 (7) 一、研究原则 (7) 二、研究方法 (7) 第三节研究企业新市场开拓策略的重要性及意义 (9) 一、重要性 (9) 二、研究意义 (9) 第二章市场调研：2018-2019年中国氢燃料电池汽车行业市场深度调研 (11) 第一节氢燃料电池汽车行业概述与定义 (11) 一、行业概述 (11) 二、燃料电池汽车定义 (12) 第二节燃料电池汽车的发展现状和趋势 (13) 一、国际发展现状 (13) 二、国内发展现状 (15) 三、国内外政策比较 (16) （一）欧洲：促进“交通与氢能”融合，持续稳定支持产业发展 (17) （二）美国：大力投资发展 (17) （三）日本：领航燃料电池发展，政策多举并进 (17) （四）中国：政府大力支持产业发展，地方政府为氢能发展保驾护航 (18) 第三节2018-2019年我国氢燃料电池汽车行业国内外专利情况分析 (19) 一、国家层面 (19) （1）专利数量：日本遥遥领先，中国位居第三 (19) （2）技术优势：日本全面领先，专利强国各关键技术发展均衡 (20) （3）国际布局：日本重视国际市场，中国以本国市场为主 (21) （4）国内专利国家布局：国内机构数量领先，国外专利整体质量较高 (22) 二、竞争机构层面 (22) （1）国际专利申请人：汽车产业相关公司占比较大，产业技术趋于垄断 (22) （2）中国专利申请人：本土机构具备相当实力，中国专利申请人布局较分散 (23) 第四节燃料电池汽车产业链分析 (24) 一、燃料电池配套产业链结构 (25) 二、燃料电池核心技术产业链 (26) （一）燃料电池发动机 (27) （二）质子交换膜 (27) （三）反应催化剂 (28) （四）电解质 (28) （五）双极板 (28) 三、燃料电池配套产业链结构 (29) 四、制氢 (30) （1）常用的制氢技术路线 (30) （2）主流制氢源自于传统能源的化学重整 (31)
燃料电池电动汽车发展现状与前景 随着社会的进步和人员移动性增强，全球汽车需求 量快速增长，迄今世界上的汽车保有量达到创纪录的10 亿 辆以上且还在不断大幅增长，使得基于传统的内燃机 Internal Combustion Engine ，ICE )汽车的轻量化与节能减排等技术进步难以降低汽车燃料的消耗和减少污染物的排放。2020 年之前温室气体(Greenhouse Gas ，GHG) 排放在1990 年水平基础上下降20% 的任务日益艰巨。如果再不采取有效措施，公路交通运输车辆的GHG 温室气体排放将会持续不断增长。通过研讨纯电动汽车( Battery Electric Vehicle ，BEV ）、混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle HEV )、或燃料电池电动汽车( Fuel Cell Vehicles ，FCVs ； Fuel Cell Electric Vehicles ，FCEVs ）等多种类型的电动汽车( Electric Vehicle ，EV )技术[3-5]有望明确实现节能减排 的理想途径。自1966 年通用汽车推出了世界上第1 款燃料电池电动汽车GMC Electrovan ，尤其是本田在1999 年推出了世界上第1 台商用的燃料电池电动汽车FCX-V4 以来，世界上EV 电动汽车型号不断丰富和租赁销售量明显增长，太、北美和欧洲成长为全球EV 电动汽车重要的新车研发制造和租赁销售市场，2014 年全世界的EV 电动汽车销售量达到34.6 万辆以上，年增长率达到86% 。
燃料电池是一种高效、清洁的电化学发电装置，近年来 得到国内外高度重视，成为最被看好的可用于替代汽油和柴 油等传统的 ICE 内燃机发动机技术的先进新能源汽车技术。 日本政府希望其到 2020 年的 FCVs 燃料电池汽车销量达到 500 万辆，再通过 10 年的研发推广实现全面普及 FCVs 燃 料电池汽车。 美国政府在 2003 年投入 12 亿美元大力推进氢 技术和燃料电池技术，其中重要项目之一就是美国能源部 Department of Energy ， DOE ）在北加州、南加州、密歇 展的氢技术和基础实施验证与示范综合工程，吸引了 Hyundai-Kia/Chevron 、 DaimlerChrysler/BP 、 Ford/BP 和 GM/Shell 等多家汽车制造 /能源供应商参与。 美国能源部大力推进氢经济和燃料电池技术，尤其是商 业化推广应用方面取得显著进展，比如目前高容量和低容量 燃料电池制造成本分别为 55 美元 /kW 和 280 美元 /kW[6] ， 汽车燃料电池 2014 年的制造成本自 2006 年下降 50% 并自 2008 年以来进一步下降 30% 以上（基于高容量电池制造） 这必将带动创造工作岗位、投资机会和可持续、安全的能源 供应。为了在 2020 年前争取把欧盟建立成一个具有全球领 先水平的燃料电池 （Fuel Cell ，FC ）系统和氢能源 （Hydrogen Energy ，HE ） 经济的巨大市场，欧盟高度重视燃料电池技术 和氢能源技术并把之视作能源领域的战略高新技术大力推 根州东南部、大西洋区中部和佛罗里达州中部等 5 个区域开 f It 步
2020年中国燃料电池汽车行业发展现状分析大规模量产可 显著实现降本提效 大规模量产可显著降低燃料电池成本 2019年中国燃料电池汽车产销量分别达2833辆和2737辆，其中N2车型产量占比过半，12月份国内FCV(燃料电池汽车)产量规模占全年一半左右。 2019年我国氢燃料电池装机量为128.1MW，同比增长140.5%2上半年，企业装机功率集中在30-45kW之间，而下半年企业装机功率多为45-60kW之间。美国能源局研究显示，大规模量产可显著降低燃料电池成本。 1、2019年中国燃料电池汽车产销量分别达2833辆和2737辆 中国汽车工业协会发布的数据显示，2019年，我国燃料电池汽车产销分别完成2833辆和2737辆，同比分别增长85.5%和79.2%。从2016年到2019年，国内燃料电池汽车销量逐年增加。或受到疫情影响，截止至2020年1-5月中国燃料电池汽车产销分别完成309辆和322辆，同比分别下降44.1%和40.9%。 目前，国内氢燃料电池汽车保有量超6000辆，已达成《节能与新能源汽车技术路线图》中到2020年实现5000辆燃料电池汽车规模的阶段性目标。预计2020年能达1万辆，超先前预期。
2、2020年12月中国燃料电池汽车集中放量 其中2019年12月国内FCV(燃料电池汽车)产量规模占全年一半左右，12月放量主要是因为： 1)氢燃料电池汽车在11月份及之前完成生产，12月份获得生产合格证; 2)氢燃料电池汽车国补迟迟未出，企业为避免补贴政策在2020年出现大变化，集中于2019年年底完成当年燃料电池汽车生产计划; 3)各地政府在2019年年底和2020年年初集中释放订单需求，各车企为保障订单供应而提前生产，集中于2019年年底完成订单交付。如佛山386辆燃料电池汽车采购项目，常熟20辆氢燃料电池汽车交付。 3、N2车型产量占比过半 2019年N2车型产量占比为55.37%，其次为M3车型，占比34.06%。M1类车型(没有产出。由于中国明确了商用车先行先试的路线，FCV乘用车停滞了。2017年以来，中国没有一辆FCV乘用车产出。
宜宾职业技术学院 毕业论文 题目：燃料电池汽车现状与发展趋势 系部现代制造工程系 专业名称新能源汽车技术专业 班级新能源汽车 11201 班 姓名* * 学号201210388 指导教师王诗平 2014 年09 月25 日
浅析燃料电池汽车现状与发展趋势 摘要 随着汽车的发展，传统汽车工业的可持续发展面临着环境污染和能源短缺的双重压力。改变汽车动力系统已成为必然之势，而燃料电池汽车的发展则成为重中之重。本文从燃料电池汽车的研究背景入题，综合介绍了燃料电池系统和燃料电池汽车系统的组成与工作原理、国内外的技术现状、全面发展的优势和发展中所面临的问题以及对发展趋势的分析。 关键词：燃料电池；燃料电池汽车；汽车结构；节能环保
目录 1前言 (1) 2燃料电池汽车的结构原理 (3) 2.1 燃料电池系统的组成和工作原理 (4) 2.2 燃料电池汽车的系统组成和工作原理 (6) 2.2.1 燃料电池单独驱动汽车动力系统 (7) 2.2.2燃料电池混合动力汽车动力系统 (8) 2.3 典型的燃料电池汽车结构 (10) 3燃料电池汽车的现状分析 (15) 3.1 国外燃料电池汽车的现状 (15) 3.1.1 美洲燃料电池汽车的现状 (16) 3.1.2 欧洲燃料电池汽车的现状 (16) 3.1.3 亚洲燃料电池汽车的现状 (17) 3.2 我国燃料电池汽车的现状 (17) 3.3 国内外技术现状的对比分析 (19) 3.3.1 燃料电池汽车整车集成技术 (19) 3.3.2 燃料电池汽车发动机技术 (20) 3.3.3 高压储氢系统技术 (22) 3.4 燃料电池汽车与纯电动汽车的对比分析 (22) 4 燃料电池汽车发展趋势的分析 (23) 4.1 燃料电池汽车的发展优势 (23) 4.2 燃料电池汽车发展所面临的问题 (23) 4.3 燃料电池汽车的发展趋势 (24) 5 总结 (27) 致谢 (28) 参考文献 (29)
国内外政策不断释放，燃料电池汽车处于爆发前夕 1、主要发达国家和我国都对燃料电池汽车提出了积极的发展规划 世界主要发达国家积极推进氢能和燃料电池产业发展。日本、美国、韩国、欧洲等国家 氢燃料电池汽车的研发与商业化应用发展迅速，各国均制定了燃料电池行业中长期发展规划并 投入巨额补贴，日本由于其自身的资源匮乏，甚至将发展氢能和燃料电池技术提升到了国家战 略层面。 表7:海外主要发达国家燃料电池汽车发展规划（辆） 国家2017 2020 2022 2025 2028 2030 美国4,500 13,000 40,000 1,000,000 日本2,400 40,000 200,000 800,000 法国250 5,000 20,000-50,00 荷兰41 2,000 韩国81,000 1,800,000 国内政策对燃料电池汽车持续加强战略支持。我国自2002年起即确立了以混合动力汽车、 纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以多能源动力总成控制系统、驱动电机和动力电池为 “三横”的电动汽车“三纵三横”研发布局。从2012年的节能与新能源汽车产业发展规划起， 持续加强对于燃料电池汽车的战略支持与产业引导。各项科技发展规划或纲要明确提出加强燃 料电池电堆、发动机及其关键材料核心技术研究，提出重点围绕燃料电池动力系统等 6 大创 新链进行任务部署，支持燃料电池全产业链技术攻关。在财政补贴方面，2016-2020年持续实 施燃料电池汽车推广应用补助政策，根据 2020 年发布的后续通知，将对燃料电池汽车的购置 补贴调整为选择有基础、有积极性、有特色的城市或区域，重点围绕关键零部件的技术攻关和 产业化应用开展示范，中央财政将采取“以奖代补”方式对示范城市给予奖励。 表8:2016-2020燃料电池新能源汽车推广应用财政支持政策
国外燃料电池汽车发展现状（转贴） －－2010年世界上氢燃料电池汽车时代序幕早已拉开 2010-04-15 11:59 关键字：燃料电池汽车燃料电池车燃料电池技术 当前在可用于替代汽油和柴油发动机的技术中，最被看好的是燃料电池技术。燃料电池汽车具有安静、高效和零污染（或低污染）排放的特点，同时续驶里程完全可以和内燃机汽车相媲美，具有结束内燃机汽车百年统治地位的潜力。但各国政府在对研发燃料电池技术上也存在分歧，在支持力度上也各不相同。 （下图：通用为宜家制造的“氢动3号”燃料电池示范车）
在日本，日本经济产业省前几年就对燃料电池汽车开发与推广制定了时间表，其战略目标是：到2020年,日本使用的燃料电池汽车达到500万辆；到 2030年，要全面普及燃料电池汽车。近期，日本又计划在 5 年内斥资 2090 亿日元开发以天然气为原料的液体合成燃料技术、车用电池，以及氢燃料电池科技。 在美国，燃料电池电动车曾被美国前总统布什作为“氢经济”论的“法宝”大肆宣传，但2006年2月他已改变了腔调，承认燃料电池电动车“不是近期的解决方法，也不是中期的解决方法，而确实是远期的方法”。在布什第二任总统任期的后3年里，“氢经济”论在美国已气息奄奄，燃料电池的研发重点已转向了基础性研究。2009年5月，美国政府正式宣布停止支持燃料电池电动车的研发。 美国燃料电池汽车FreedomCAR协作计划 美国燃料电池汽车FreedomCAR协作计划是美国政府 于2002年初提出的一项由美国能源部与美国汽车研究理 事会（USCAR）合作开发经济上可承受的氢气燃料电池汽车技术及相关氢气供应基础设施技术的合作研发项目。美国
119 1 燃料电池乘用车的发展必要性及战略意义 新能源汽车主要包括纯电动汽车（BEV），插电式混合动力电动汽车（PHEV）和燃料电池乘用车（FCEV）。由于燃料电池乘用车的唯一排放物是水，没有污染物排放，加氢时间段、续航里程长，能量转化效率高，被认为最有前景的新能源汽车发展方向之一。作为新能源汽车的重要技术方向，发展燃料电池乘用车对稳定能源供给，发展低碳交通，保持汽车产业持续发展，具有非常重要的意义。 2 燃料电池乘用车关键零部件介绍 2.1 燃料电池电堆 燃料电池主要有四种类型，分别是碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC），固体氧化物燃料电池（SOFC），质子交换膜燃料电池（PEMFC），从燃料的种类、工作的温度、质量功率密度和燃料电池特性等因素综合考虑，质子交换膜燃料电池具有功率密度高、体积小、启动速度快，低腐蚀性、反应温度适中等特点，因此最适合应用于燃料电池乘用车领域。 质子交换膜燃料电池的基本反应原理是氢气在阳极发生氧化反应分解成H +和e ?，电子不断地输出到外部回路进行供电，氧离子穿过电解质膜到达阴极，阳极发生的 化学反应为：222H H e +? →+。 阴极发生的是原反应，氧气和氢离子在阴极结合产生水，阴极发生的化学反应为22 222O e H H O ?+++→。质子交换膜燃料电池的总反应为： 22 2 12H O H O +→。燃料电池电堆由端板、绝缘板、集流板以及多个单电池组成。单电池主要由双极板和膜电极组成。膜电极包含了质子交换膜、催化剂和气体扩散层。单电池双极板主要作用是隔绝燃料和空气、收集电流、传递热量，同时为反应气体提供通道。质子交换膜主要作用是为电解质提供氢离子通道，隔离阴阳极反应气体，同时对催化剂层起支撑作用。质子交换膜用催化剂为Pt 基催化剂，最常用的是商业化Pt/C 催化剂。气体扩散层主要作用为支撑催化层，稳定电极结构,提供气、电、热量的通道。 图1 燃料电池乘用车结构 2.2 车载供氢系统 在燃料电池乘用车上，车载供氢系统的功能类似于传统内燃机汽车的燃油储存与供给系统，其作用就是为燃料电池发动机提供燃料供给。其组成主要包含三部分，第一部分是氢气的储存及供给系统，包括储氢瓶、减压阀、管路等。第二部分是氢气管理系统，主要用于和整车控制器的通信，包括储氢瓶电磁阀开关、储氢瓶内气体温度的采集与显示、储氢瓶内气体压力的采集与显示等。第三部分是氢安全部分，包括氢气
燃料电池汽车项目 可行性研究报告 xxx集团
第一章项目概况 一、项目概况 （一）项目名称 燃料电池汽车项目 近年来，能源安全问题和环保压力愈发凸显，全球各国都在大力推动新能源汽车发展。纯电动汽车和插电混动汽车因技术相对简单而获得了快速发展，燃料电池汽车相较于纯电动汽车，具有续驶里程更高、加氢速度快等特点，但技术难度高，已经成为各国和龙头车企接下来产业化发展的重点方向之一。 （二）项目选址 某临港经济技术开发区 场址选择应提供足够的场地用以满足项目产品生产工艺流程及辅助生产设施的建设需要；场址应具备良好的生产基础条件而且生产要素供应充裕，确保能源供应有可靠的保障。 （三）项目用地规模 项目总用地面积49504.74平方米（折合约74.22亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数58.79%，建筑容积率1.01，建设区域绿化覆盖率7.38%，固定资产投资强度166.75万元/亩。
（五）土建工程指标 项目净用地面积49504.74平方米，建筑物基底占地面积29103.84平 方米，总建筑面积49999.79平方米，其中：规划建设主体工程32810.84 平方米，项目规划绿化面积3687.99平方米。 （六）设备选型方案 项目计划购置设备共计168台（套），设备购置费4370.39万元。 （七）节能分析 1、项目年用电量412444.25千瓦时，折合50.69吨标准煤。 2、项目年总用水量24696.55立方米，折合2.11吨标准煤。 3、“燃料电池汽车项目投资建设项目”，年用电量412444.25千瓦时，年总用水量24696.55立方米，项目年综合总耗能量（当量值）52.80吨标 准煤/年。达产年综合节能量21.57吨标准煤/年，项目总节能率27.80%， 能源利用效果良好。 （八）环境保护 项目符合某临港经济技术开发区发展规划，符合某临港经济技术开发 区产业结构调整规划和国家的产业发展政策；对产生的各类污染物都采取 了切实可行的治理措施，严格控制在国家规定的排放标准内，项目建设不 会对区域生态环境产生明显的影响。 （九）项目总投资及资金构成
燃料电池汽车关键技术介绍及其应用 发表时间：2019-01-16T14:48:18.420Z 来源：《电力设备》2018年第26期作者：齐同仑 [导读] 摘要：新能源汽车主要包括纯电动汽车，插电式混合动力电动汽车和燃料电池乘用车。 （上海汽车集团股份有限公司乘用车公司上海市 201800） 摘要：新能源汽车主要包括纯电动汽车，插电式混合动力电动汽车和燃料电池乘用车。由于燃料电池乘用车的唯一排放物是水，没有污染物排放，加氢时间段、续航里程长，能量转化效率高，被认为最有前景的新能源汽车发展方向之一。作为新能源汽车的重要技术方向，发展燃料电池乘用车对稳定能源供给，发展低碳交通，保持汽车产业持续发展，具有非常重要的意义。为此，在接下来的文章中，将围绕燃料电池汽车关键技术介绍及其应用方面展开分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。 关键词：燃料电池乘用车；燃料电池电堆；储氢瓶；发展趋势 引言：燃料电池经过近半个世纪的发展，已经在全球逐步得到应用，尤其是在汽车行业发展空前迅速，各国政府大力推行燃料电池相关示范项目，从机场摆渡车到城市公交再到家用轿车。关于燃料电池汽车研发一直稳步推进，全球整车企业已经进入产业化燃料电池汽车的准备，燃料电池汽车2015年将进入量产阶段。目前中国车载燃料电池的研究与国际先进水平还有一定差距，受寿命、成本与性能的制约，至今中国燃料电池汽车还处于车辆性能改进和小规模应用阶段。为了更好的在汽车领域内应用燃料电池，就必须加强对燃料电池汽车关键技术的研究。 1.燃料电池乘用车关键零部件介绍 1.1车载供氢系统 在燃料电池乘用车上，车载供氢系统的功能类似于传统内燃机汽车的燃油储存与供给系统，其作用就是为燃料电池发动机提供燃料供给。其组成主要包含三部分，第一部分是氢气的储存及供给系统，包括储氢瓶、减压阀、管路等。第二部分是氢气管理系统，主要用于和整车控制器的通信，包括储氢瓶电磁阀开关、储氢瓶内气体温度的采集与显示、储氢瓶内气体压力的采集与显示等。第三部分是氢安全部分，包括氢气的泄漏检测以及一些氢安全装置，如溢流阀、安全阀等。 1.2冷却水循环管理系统 冷却水循环系统主要包括冷却水泵、散热器、散热风扇、冷凝器、去离子器、三通阀等零部件，主要用途是保障燃料电池电堆化学反应的过程中产生的热量能被及时的带走，保证电化学反应的正常运行。 1.3DCDC变换器 DC/DC变换器主要作用是把低电压转换为高电压。由于燃料电池电堆输出电压通常小于300V，低于电动汽车的电驱动系统的电压输入范围（一般电驱动系统电压输入范围为250~500V），且燃料电池的输出电压随负载变化明显，所以需通过DC/DC变换器，将燃料电池变化的低电压转换为稳定的高电压，以确保系统稳定及高效率运行。 1.4氢气存储瓶 目前主流燃料电池乘用车厂商均采用高压储氢作为车载储氢方法。综合考虑续航里程、储罐安全等因素，车载储氢系统的压力一般分为35Mpa和70Mpa两个等级。车用气瓶一共分为四个类型：Ⅰ型（全金属气瓶）、Ⅱ型（金属内胆纤维环向缠绕气瓶）、Ⅲ型（金属内胆纤维全缠绕气瓶）及Ⅳ型（非金属内胆纤维全缠绕气瓶）。其中，Ⅰ型和Ⅱ型气瓶容重比较大，储氢密度较低，目前燃料电池车用储氢容器为III型气瓶和IV气瓶。由于IV型气瓶具有质量轻、储氢密度高的优点，国际主流产品多数采用70MPa的IV型气瓶。受制于储氢容器的内胆加工成型工艺技术，国内企业以生产35MPa的III型瓶为主。 1.5燃料电池乘用车的优势 第一，低排放。燃料电池通过电化学的方法，将氢和氧结合，直接产生电和热，副产物只有水，没有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒等副产物产生。第二，燃料获得途径的多样性，燃料电池电堆所需要的氢气主要有四种获取途径，分别是化石燃料制氢、工业副产物制氢、甲醇裂解制氢和电解水制氢。综合考虑全生命周期碳排放、环境污染、制氢效率、工艺的实现难易程度等因素，电解水制氢在未来氢能产业链发展比较完善的情况下，具有巨大的发展潜力。第三，系统效率高。传统汽车内燃机经过了一百多年的发展，热效率一直徘徊在40％左右。然而根据国内主流乘用车燃料电池系统技术路线图规划，到2025年，燃料电池系统的最高效率将达到50％~55％，是传统内燃机效率的1.25~1.37倍，具有较大性能优势。第四，加氢时间短，续航里程长。氢燃料电池汽车3min内可加满氢气，续航里程可达到500km以上，无疑解决了纯电汽车充电时间长（快充30min,慢充8h）,续航里程短（200~300km）等一系列问题，可以给驾驶员带来更好的驾乘体验。第五，全寿命周期碳排放量少。燃料电池乘用车每公里碳排放量只有200g不到，比插电式混合动力汽车和纯电动汽车的每公里碳排放量还少，是新能源汽车中排放最少的一类汽车，可以有效缓解全球温室效应问题。 1.6燃料电池乘用车的不足 其一，燃料电池耐久性问题。以车用燃料电池的基本要求为例，乘用车燃料电池系统的运行寿命必须达到3000-5000h。国内相关企业氢燃料电池的稳定寿命还在3000h左右。其二，关键材料及核心零部件薄弱。我国燃料电池乘用车技术发展不平衡，关键核心材料技术基本由国外公司掌控，如燃料电池乘用车使用的质子交换膜，超过95％的产品是由美国戈尔公司提供，丰田Mirai、本田Clarity均采用该公司的增强复合膜。其三，氢气存储问题。国内企业采用Ⅲ型（金属内胆纤维全缠绕气瓶）储氢密度为3.9％，而Ⅳ型（非金属内胆纤维全缠绕气瓶）的储氢密度可以达到5.5％。国内在35MPaIII型瓶有成熟产品，但是35MPa气瓶的续航里程上对比纯电动车没有优势，必须采用 70MPaIII型在燃料电池乘用车上才有续航里程的优势，但是在70MPaIII型瓶国内仅有个别厂家具有成熟产品。第四，氢安全问题。氢气具有易燃性、易泄露性、易扩散性和氢脆等特点，所以车载供氢系统必须充分考虑氢气安全设计。在空气中、氢气的燃烧范围很宽，当氢体积比浓度为4％~75％时都能燃烧。同时由于氢是自然界最轻的元素，如果发生泄漏氢气会立即上升。第五，配套基础设施极度不完善。截至2017年底，我国仅有7座加氢站。而截止到2017年1月，全球正在运营的加氢站达274座。加氢站的不足，严重制约了燃料电池乘用车的发展。 2.燃料电池汽车技术发展趋势介绍 首先，性能进一步优化。燃料电池电堆将应用新型材料，如低铂、高性能膜电极、金属双极板等来优化结构。比功率将提升至 3.5kw/L，效率提升至65％，耐高温性提升至85℃，电堆-40℃低温启动技术将得到有效应用，寿命将提升至5000~10000小时左右。另外，高
研究燃料电池电动汽车动力传动系统关键技术 ,蓄电池为辅助能量来源。汽车需要的功率主要由燃料电池提供。可以说, 车用燃料电池的选取,对于燃料电池汽车的性能至关重要。 本文介绍了燃料电池汽车动力传统技术发展概况,围绕燃料电池电动汽车动力传动拓扑架构、多源系统管理和动力系统配置与仿真优化技术等关键技术开展 了详细论述。 2动力传动系统拓扑构架设计 燃料电池汽车的运行并不是一个稳态情况,频繁的启动、加速和爬坡使得汽车动态工况非常复杂。燃料电池系统的动态响应比较慢,在启动、急加速或爬陡坡时燃料电池的输出特性无法满足车辆的行驶要求。在实际燃料电池汽车上,常常需要使用燃料电池混合电动汽车设计方法,即引入辅助能源装置(蓄电池、超级 电容器或蓄电池十超级电容器)通过电力电子装置与燃料电池并网,用来提供峰 值功率以补充车辆在加速或爬坡时燃料电池输出功率能力的不足。另一方面,在汽车怠速、低速或减速等工况下,燃料电池的功率大于驱动功率时,存储富余的 能量,或在回馈制动时,吸收存储制动能量,从而提高整个动力系统的能量效率。2.1直接燃料电池混合动力系统结构 直接燃料电池混合动力系统式结构中采用的电力电子装置只有电机控制器,燃料电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口。如丰田的FCHV-4[16], FIAT-Elettra[17]和日产X-TrailFCV[12]等都采用这种类似的结构设计。 辅助动力装置扩充了动力系统总的能量容量,增加了车辆一次加氢后的续驶里程;扩大了系统的功率范围,减轻了燃料电池承担的功率负荷。许多插电混合的 燃料电池汽车也经常采用这样的构架,美国Ford 公司Edge Plug-in 燃料电池轿车和GM 公司Volt Plug-in 燃料电池车[18]。这种插电式混合动力汽车将有效的减
10.16638/https://www.doczj.com/doc/c71300566.html,ki.1671-7988.2019.16.012 我国氢燃料电池汽车的发展现状及产业化探究 杨自斌 （信阳职业技术学院汽车与机电工程学院，河南信阳464000） 摘要：随着我国经济的高速发展，汽车的生产量和销售量也在快速增加，随之而来的则是石油资源的日益紧缺和环境问题的日益突出，使得汽车新技术将开发新的能源作为主要的发现方向。在这一背景下，氢燃料电池汽车也应运而生，并且得到了广泛地关注。然而由于受到多种因素的制约，导致氢燃料电池汽车的发展依然存在着诸多问题亟待解决。基于此，文章从新能源背景下出发，对我国氢燃料电池汽车的发展前景以及产业化趋势进行了深入的探究，为其进一步的发展提出了具备实效性的建议。 关键词：氢燃料电池汽车；发展现状；产业化 中图分类号：U461.8 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2019)16-31-03 Development status and industrialization of hydrogen fuel cell automobile in china Yang Zibin ( Xinyang V ocational and Technical College, Automotive and Mechanical and Electrical Engineering College, Hennan Xinyang 464000 ) Abstract:With the rapid development of China's economy, the production and sales of automobiles are also increasing rapidly, which is followed by the increasing shortage of petroleum resources and the increasingly prominent environmental problems, which makes the development of new automotive technologies take the development of new energy as the main direction of discovery. In this context, hydrogen fuel cell vehicles have also emerged and received wide attention. However, due to the constraints of various factors, the development of hydrogen fuel cell vehicles still has many problems to be solved. Based on this, this paper makes an in-depth study on the development prospect and industrialization trend of hydro -gen fuel cell vehicles in China from the background of new energy, and puts forward some effective suggestions for their further development. Keywords: hydrogen fuel cell vehicle; status of development; industrialization CLC NO.: U461.8 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2019)16-31-03 引言 随着我国综合国力的提升，人民生活水平的提高，我国汽车的生产量和保有量快速增加，这对于能源的巨大需求和大气污染的治理是一项艰巨的挑战，氢燃料电池汽车以其环保、无污染等特征再次出现在人们的视野，并得到了广泛地关注。现如今很多国家已经开始进入到产业化的发展阶段，加强对氢燃料电池汽车的发展前景和产业化研究具备很强的现实意义及价值。 1 氢燃料电池汽车的基础设施及技术标准 1.1 氢燃料能源的基础设施 作为氢燃料电池汽车运行的重要保障，加氢站等基础设 作者简介：杨自斌，助教，硕士研究生，就职于信阳职业技术学院 汽车与机电工程学院，研究方向：汽车检测与维修技术。 31
浅析燃料电池汽车发展 新能源汽车将会是未来汽车的发展趋势，这一点毋庸置疑。从各大车企未来车型的规划中我们也可以看到，新能源汽车占据了很重要的位置。不过由什么类型的新能源汽车“称霸”未来世界，这还不太好说。现在发展势头比较猛的有氢燃料电池车型和纯电动车型两类。孜孜不倦研究和大力推广氢燃料电池车型的正是日本车企，为什么日本车企钟爱氢燃料电池车型?氢燃料电池车型真的能pk掉纯电动车型吗? 一、日系车企都爱燃料电池车 丰田和本田两大日企巨头对于氢燃料电池汽车的研究比较早。 早在1999年的东京车展，本田就展示了旗下的燃料电池车，此后的1999年到2001年期间多次推出试验车，为量产作出准备。
2002年本田正式推出了燃料电池车型，FCX。这辆3门的燃料电池车型曾经在美国加州和日本进行过租赁，这辆车也是世界上第一部官方认证的氢燃料电池车。 到了2008年，本田升级了FCX的各项技术，正式将车命名为FCXClarity，续航里程达到372km，市场也拓展至欧洲地区。 只可惜氢燃料电池车型没能成为燃油车的替代品，反而受到了各种阻碍，最大的问题就是没有加氢站。所以它没能像纯电动汽车一样发展起来，第2代FCX Clarity在2014年停产。 本田作为一个著名的技术偏执狂，没有辜负它的头衔，一直在研究氢燃料电池技术。
不过本田并不是一个人在战斗，丰田汽车在2015年推出了续航500km的Mirai氢燃料电池车型。
丰田还公开了5000多项核心专利，包括燃料电池、高压储氢罐的专利，全球汽车企业可以无偿使用这些专利到2020年底。这也是为了带动整个产业链蓬勃发展。 而本田在2016年也上市了名为“Clarity Fuel Cell”的燃料电池车，续航达到了750km。 除了本田和丰田，铃木最近竟然推出了氢燃料电池的踏板车BURGMAN Fuel-Cell。 先来看一下燃料电池车型的工作原理。氢燃料电池车型是利用氢做燃料，通过和空气中的氢发生化学反应而产生电能，电能驱动车辆。