燃料电池汽车市场可行性分析报告
（长安大学信息工程学院2004级高继）
燃料电池是一种把储存在燃料和氧化剂中的化学能，等温地按电化学原理转化为电能的能量转换装置。燃料电池是由含催化剂的阳极、阴极和离子导电的电解质构成。燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路，产生电能而驱动负载工作。燃料电池与常规电池不同在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂通过电化学反应生成水，并释放出电能；只要保持燃料供应，电池就会不断工作提供电能。
燃料电池电动汽车实质上是电动汽车的一种，在车身、动力传动系统、控制系统等方面，燃料电池电动汽车与普通电动汽车基本相同，主要区别在于动力电池的工作原理不同。一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。
直接供氢的FCEV推广普及的关键是纯氢的供应和储存。为了保证直接供氢的FCEV 用氢的需要，必须建造氢站，这就增大了直接供氢的FCEV商品化和推广普及的难度，因此，世界上各大汽车公司纷纷推出了通过燃料重整反应制取氢气的技术，可使用多种碳氢燃料，包括醇类燃料、天然气等。目前，通过重整反应利用甲醇制取氢气的技术已十分成熟，甲醇为液体燃料，携带方便，提高了燃料电池电动汽车的续驶里程，且燃料能量的利用率可达70%-90%，大大高于热力发动机的效率。
福特汽车公司的21世纪绿色汽车的开发计划中，FCEV作为开发研究重点，其推出的P2000HFC试验车即为直接供氢的FCEV，福特公司也有利用甲醇进行改质产生氢气的技术。目前，福特公司与石油公司摩比尔一起开发更具实际意义的车载汽油改质氢燃料电池车(FCEV)。从基础设施建设和社会使用环境上看，汽油改质型比甲醇改质型更为有利。新开发的汽油改质器与以往的相比，质量和体积都缩减了30%左右，从而提供了车载性，实现了与汽油相媲美的包装效率，对汽油改质氢FCEV的早日实用化及FCEV的普及推广具有重要意义。
由于它不经历热机过程，不受热力循环限制，故能量转换效率高，燃料电池的化学能转换效率在理论上可达100％，实际效率已达60％~80％，是普通内燃机热效率的2—3倍。现在应用于电动汽车中的燃料电池是一种被称为质于交换膜燃料电池(PEMFC)，它以纯氢为燃料，以空气成龙为氧化剂。在1993年加拿大温哥华科技展览会上，加拿大的BALLABC公司推出了世界上第一辆以PEMFC电池为动力的电动公共汽车。载客20人，可行驶160km/h，最高速度72.2km／h。德国奔驰汽车公司也研制了以PEMFC电池为动力的电动汽车。生成物是水，不污染环境，缺点是造价太高，目前仅燃料电池的价格就要25000美元。
一、美国对燃料电池汽车的优惠政策
1999年10月克林顿总统签署清洁空气法，严格规定了汽车排放的标准，同月加州政府也有了新的规定，即要求汽车制造商在加州销售的车辆中百分之二必须是零排放车辆。2001年8月2日，美国议院代表批准了2001年美国未来能源保证法案。这项立法的目的是使美
国到2012年后对外国能源的依赖由56% 降到45%,从伊拉克进口的石油由700,000桶/天减少到250,000桶/天。除了增加石油和汽油的开采和促进核能外, 该项计划为鼓励发展和使用燃料电池电动车技术提供了税收优惠和资金支持，具体政策：
（1）车全重低于8500磅，利用再充电能源储存系统提供最大可用功率的HEVs，免250～2000美元所得税。
（2）符合机动车行驶英里数执行标准规定的轻型HEVs（2000城市燃油系统以外增加125％～250％）免1000～3500美元附加税。2000城市燃油系统增加的这一项也许就是要比较主要部分符合EPA要求的风格、传动、推进系统等都相似的新的HEVs和机动车。机动车不必符合BIN 5、 Tier II的排放标准。
（3）使用期内至少节约1500加仑汽油的客车或轻型卡车，免250美元附加税。
（4）在使用期内至少节约2500加仑汽油的客车或轻型卡车，免500美元附加税。
（5）利用再充电能源储存系统提供最大可用功率的中型和重型HEVs免一定的附加税。
（6）使用再充电能源储存系统提供最大可用功率的使用清洁发动机的中型和重型HEVs 免一定的附加税。
基础设施的税收优惠：租售电动汽车的纳税人、政府和其他不纳税的实体也要求享受这种税收优惠，如果这项税收优惠价格能够明确，这种电动车的租售价格会减少。到2007年，这种清洁燃油汽车（包括电动汽车）将被免除燃料税100,000美元 (这项免税将在2004年12月31日结束) 。
二、燃料电池电动汽车的现状与发展
燃料电池的特点：高效：它不通过热机过程，不受卡诺循环的限制，其能量转化效率在40-60%；如果实现热电联供，燃料的总利用率可高达80%以上。环境友好：以纯氢为燃料时，燃料电池的化学反应物仅为水；以富氢气体为燃料时，其二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上，这对缓解地球的温室效应是十分重要的。安静：燃料电池运动部件很少，工作时安静，噪声很低。可靠性高：碱性燃料电池和磷酸燃料电池的运行均证明燃料电池的运行高度可靠，可作为各种应急电源和不间断电源使用。燃料电池正在以其特有的优势吸引着世界各国各大汽车厂商的注意。这种电池将有可能成为继内燃机之后的汽车最佳动力源之一。
近年来一些厂家，如戴姆勒-克莱斯勒、丰田、通用、本田、日产、福特等公司都开发了自己的燃料电池电动汽车(FCEV)。汽车界人士认为FCEV是汽车工业的一大革命，是21世纪真正的纯绿色环保车，是最具实际意义的环保车种。
1、国外燃料电池车发展现状简介
燃料电池电动车的样车实验已经证明，以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为动力的电动车性能完全可与内燃机汽车相媲美。当以纯氢为燃料时，它能达到真正的“零”排放。除各国政府投巨资支持这一研究外，世界各大汽车集团和石油公司也投入巨资进行各种形式的合作来发展这一技术，投入大量人力、物力,进行氢燃料电池的研究。其竞争的焦点是在21
世纪初将以燃料电池为动力的电动车推向市场。
