如果以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的時(shí)間進(jìn)度看，目前可用于替代汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)中，燃料電池?zé)o疑是最為遙遠(yuǎn)的，但恰恰也是這種技術(shù)，得到了許多國家和企業(yè)的青睞，最被看好。

       梅賽德斯-奔馳車輛發(fā)展部乘用車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)總監(jiān)Joachim Schommers就告訴網(wǎng)易汽車，燃料電池是他們認(rèn)為實(shí)現(xiàn)零排放的終極方案，并已在全力推進(jìn)，并將在2015年有價(jià)格足夠低的量產(chǎn)車型投放市場。

       從技術(shù)角度而言，燃料電池汽車具有安靜、高效和零污染（或低污染）排放的特點(diǎn)，同時(shí)續(xù)駛里程完全可以和內(nèi)燃機(jī)汽車相媲美，具有結(jié)束內(nèi)燃機(jī)汽車百年統(tǒng)治地位的潛力。

       不過從企業(yè)的角度而言，情況卻不盡相同，既有對燃料電池持積極態(tài)度，并以準(zhǔn)備量產(chǎn)的奔馳等公司，也有一些企業(yè)認(rèn)為在燃料電池關(guān)鍵的質(zhì)子交換膜中，鉑這種主要催化劑目前還沒有好的替代品，這就決定了燃料電池不僅價(jià)格高昂，并且鉑的儲(chǔ)量也不足以支撐汽車工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的需求。

       當(dāng)然這其中也有如各個(gè)企業(yè)在新能源汽車投入方向上差異的因素，但總體而言，即使對燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化不看好的人士，也同意在此方向的研發(fā)工作不可荒廢。

燃料電池工作原理

燃料電池車的“兩張臉”

         燃料電池汽車究竟是什么樣的汽車動(dòng)力技術(shù)？

         其實(shí)從廣義的分類而言，燃料電池汽車也是電動(dòng)汽車的一種，在驅(qū)動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)、控制系統(tǒng)等部分可能與采用蓄電池的電動(dòng)汽車差別都不打，只是其電池的能量是通過氫氣與氧氣發(fā)生化學(xué)作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能。

         無論何種燃料，在燃料電池中是通過化學(xué)反應(yīng)直接產(chǎn)生電能，所以不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無污染汽車。更重要的是，相比通過燃燒做工，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2～3倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛。

         燃料電池汽車的氫燃料能通過幾種途徑得到。有些車輛直接攜帶著純氫燃料，另外一些車輛有可能裝有燃料重整器，能將烴類燃料轉(zhuǎn)化為富氫氣體。而單個(gè)的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以便獲得必需的動(dòng)力，滿足車輛使用的要求。

         綜合而言，與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車具有以下優(yōu)點(diǎn)：零排放或近似零排放；減少了機(jī)油泄露帶來的水污染；降低了溫室氣體的排放；提高了燃油經(jīng)濟(jì)性；提高了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率；運(yùn)行平穩(wěn)、無噪聲。

         不論是液態(tài)氫、氣態(tài)氫、儲(chǔ)氫金屬儲(chǔ)存的氫，還有碳水化合物經(jīng)過重整后轉(zhuǎn)換的氫是燃料電池的唯一燃料。氫氣的產(chǎn)生、儲(chǔ)存、保管、運(yùn)輸和灌裝或重整，都比較復(fù)雜，對安全性要求很高。雖然燃料電池電動(dòng)汽車近些年來取得了很大進(jìn)展，但從目前各大汽車公司推出的制造成本上百萬美元的燃料電池概念車來看，目前燃料電池的推廣還需要解決以下問題：

         首先是續(xù)駛里程過短，由于氫氣儲(chǔ)存困難，即使用傳統(tǒng)油箱三倍以上的體積儲(chǔ)存氫氣， 也只能保證汽油動(dòng)力汽車一半的續(xù)駛里程。

         其次是氫氣的售價(jià)并不廉價(jià)，因此燃料電池車的運(yùn)行成本并不令人樂觀。

         第三是加氫站等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)幾乎為零，目前全球范圍內(nèi)投入使用的加氫站僅有100家，并且大部分是用于實(shí)驗(yàn)用途的。

         因此，汽車業(yè)界普遍認(rèn)同的一個(gè)觀點(diǎn)是，燃料電池技術(shù)是內(nèi)燃機(jī)技術(shù)最好的替代物，代表了汽車未來的發(fā)展方向。但如果將發(fā)展燃料電池汽車的幾個(gè)制約因素考慮進(jìn)來，則會(huì)發(fā)現(xiàn)燃料電池汽車目前和今后一段時(shí)問尚不具備商業(yè)化的條件。最樂觀的預(yù)測，以純氫為燃料的燃料電池汽車的商業(yè)化生產(chǎn)至少還需15年以上的時(shí)問，即使在一定程度上實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，也會(huì)是以一種高成本的方式。

燃料電池汽車“進(jìn)化史”

       盡管有這些不足，但相比仍然難以擺脫傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的混合動(dòng)力，以及現(xiàn)有鋰電池支持下的純電動(dòng)車，氫燃料電池不僅可以實(shí)現(xiàn)僅僅排放水的“零污染”，更能帶來超越傳統(tǒng)汽車的駕駛、使用感受，以及續(xù)航里程。

梅賽德斯-奔馳F-Cell Roadster燃料電池概念車

       真正的零排放和強(qiáng)于蓄電池的續(xù)航能力，讓汽車業(yè)界不得不重視燃料電池技術(shù)。而經(jīng)過多年的投入與研發(fā)，在一些產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)上，燃料電池車也取得了不小的進(jìn)步。

       以燃料電池功率密度為例，由于汽車內(nèi)部空間和承載能力的局限，對車用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸有嚴(yán)格要求，因此燃料電池制造商都在設(shè)法提高燃料電池的功率密度。加拿大巴拉德公司從1989-2001年將燃料電池堆體積功率密度提高了25倍，2003年研制的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)Xcellsis HY80采用902堆，最大輸出功率為68kW，體積為220L，質(zhì)量為220kg， 體積和質(zhì)量功率密度分別為309W/L和309W/kg，已經(jīng)基本達(dá)到美國能源部Freedom CAR計(jì)劃中提出的2010年的目標(biāo)。

       至于鉑這種燃料電池關(guān)鍵的催化劑，因?yàn)槭澜玢K儲(chǔ)量有限且價(jià)格高，一直是燃料電池價(jià)格和產(chǎn)量的最大限制之一。通過技術(shù)開發(fā)，燃料電池電堆的鉑用量已從1990年的約5mg／cm下降到0.5mg／cm 左右，并有望繼續(xù)降低。

       燃料電池公認(rèn)的優(yōu)點(diǎn)之一，就是其遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī)的能量轉(zhuǎn)換率，在這方面，各個(gè)汽車企業(yè)也在盡力挖掘燃料電池的優(yōu)勢。據(jù)當(dāng)初的戴姆勒?克萊斯勒公司對NECAR4型燃料電池轎車的測試，燃料電池電堆的能量轉(zhuǎn)換效率為62%。如果除去燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的能耗（占16.4%) 和電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能耗（占8.1%) ，從“油箱到車輪”的效率為37.7%，遠(yuǎn)高于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車16%～18%和柴油機(jī)汽車20% ～24%的轉(zhuǎn)換效率。

        若考慮“從礦井到車輪”的總體效率，據(jù)豐田汽車公司的研究，天然氣制氫的效率（從礦井到油箱）為58%， 而將原油提煉成汽油的效率高達(dá)88%。因此，燃料電池混合動(dòng)力汽車“油井到車輪”的總效率為29%，汽油機(jī)混合動(dòng)力汽車普銳斯的總效率為28%。該項(xiàng)研究指出，燃料電池汽車的能量轉(zhuǎn)換總效率將來有望提高到42%。

      2002年5月，原戴姆勒?克萊斯勒公司的NECAR 5型燃料電池轎車試驗(yàn)運(yùn)行橫穿美國，從舊金山到華盛頓，行程5220km，平均車速112km/h， 全程僅發(fā)生過1次冷卻水管小故障。2004年，通用汽車公司的燃料電池汽車縱貫歐洲大陸， 行程9696km。目前，美國快遞公司已經(jīng)開始使用通用汽車公司的燃料電池汽車開展包裹快遞服務(wù)。

       戴姆勒集團(tuán)燃料電池運(yùn)營部門高級經(jīng)理Arwed Niestroj也告訴網(wǎng)易汽車，目前奔馳所有乘用車和商用車的氫燃料車型，已經(jīng)經(jīng)過了 450 萬公里的道路測試。正是這樣多車型、長里程的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，才讓奔馳敢于宣布在2015年推出量產(chǎn)的氫燃料電池車型。

燃料電池車何時(shí)能“上路”？

雖然各個(gè)汽車企業(yè)對于燃料電池上的進(jìn)入市場的時(shí)間各有判斷，但奔馳首次提出了一個(gè)明確的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，2015年，并且Arwed Niestroj還表示，奔馳定義的上市，是指燃料電池汽車可以以一個(gè)消費(fèi)者比較能夠接受的價(jià)格進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)營。

2015年將要上市的B級燃料電池車

        具體的價(jià)格雖然尚未明確，但他也透露，奔馳燃料電池車的價(jià)格會(huì)比柴油混合動(dòng)力車稍貴，“因?yàn)椴裼蛙囋趦r(jià)格上就比汽油車稍微貴一點(diǎn)，混合動(dòng)力的柴油車可能還要再多加一點(diǎn)錢。也就是略高于目前混合動(dòng)力車的一個(gè)水平，燃料電池車可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)?！?/P>

        奔馳為了達(dá)成這個(gè)時(shí)間點(diǎn)的目標(biāo)，還與合作伙伴簽署了一個(gè)《諒解備忘錄》，其中有一些是奔馳供貨商，“我們都達(dá)成了共識，認(rèn)為在 2015 年實(shí)現(xiàn)氫燃料汽車的量產(chǎn)是指日可待的?！?/P>

        其實(shí)價(jià)格一直是燃料電池車推廣的一大阻礙，因?yàn)槟壳叭剂想姵叵到y(tǒng)尚處于研究階段，少量購買時(shí)，價(jià)格較高， 約為3000～5000美元/k W。據(jù)2006年11月美國能源部發(fā)表的研究報(bào)告，若按大批量生產(chǎn)（一般指年產(chǎn)50萬套) 的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算，2002年燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的價(jià)格為275美元/k W，2006年下降為110美元/k w。

        美國能源部提出的目標(biāo)則是2010年降到45美元/kW，2 015年降到30美元kW，與目前汽油機(jī)的價(jià)格水平相當(dāng)。

        除了價(jià)格之外，Arwed Niestroj也坦率地承認(rèn)，“從研發(fā)階段來說，也許可以投入很多，可以造出一輛車來使用氫燃料，但是從研發(fā)到變成一個(gè)真正的量產(chǎn)的車型，也就是從技術(shù)開發(fā)到生產(chǎn)的階段，這中間是有很多技術(shù)難關(guān)的，包括車輛空間等等各種要素的，因?yàn)榱慨a(chǎn)車市必須要考慮消費(fèi)者的使用感受。”

        這種消費(fèi)者的“使用感受”事實(shí)上不僅指燃料電池汽車產(chǎn)品本身，固然在動(dòng)力性能、維修、操控等方面，汽車廠商為這種新產(chǎn)品投入了許多精力，但在更重要的銷售、服務(wù)、加氫等配套環(huán)節(jié)，才是決定消費(fèi)者會(huì)不會(huì)使用燃料電池車的關(guān)鍵所在。

        也即是說，除了燃料電池汽車目前成本高、壽命短、耐久性和可靠性差等主要難點(diǎn)為，配套設(shè)施的缺乏，才是燃料電池車在技術(shù)進(jìn)步之外，與成熟的內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)體系最大的差距所在。

        例如如加氫站，維修、配件供應(yīng)等，基礎(chǔ)設(shè)施配套建設(shè)匱乏讓燃料電池車離大眾仍然很遠(yuǎn)，目前各國的計(jì)劃，都是由點(diǎn)到線、到小區(qū)域示范和試用，再逐步擴(kuò)大、延伸和推廣，這需要幾十年的時(shí)間。目前，北京和上海各只有少數(shù)幾個(gè)加氫站在示范運(yùn)行。

        雖然Arwed Niestroj表示，在歐洲、日本、美國都有試運(yùn)行的氫燃料電池車，但無論相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還是操作規(guī)范，目前都仍在起步階段，短期內(nèi)難以與內(nèi)燃機(jī)，甚至電動(dòng)汽車相比。

政府推動(dòng)仍然必不可少

正因?yàn)榕涮自O(shè)施的建設(shè)，已經(jīng)不僅僅是汽車企業(yè)，甚至汽車產(chǎn)業(yè)一個(gè)環(huán)節(jié)能解決的問題，因此各國政府在燃料電池汽車的研發(fā)、推廣中扮演的角色，就顯得格外重要。

加氫設(shè)施的建立必須依靠政府推動(dòng)

        但各國政府在對研發(fā)燃料電池技術(shù)上也存在分歧，在支持力度上也各不相同。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省前幾年就對燃料電池汽車開發(fā)與推廣制定了時(shí)間表，其戰(zhàn)略目標(biāo)是到 2010年，日本使用的燃料電池汽車達(dá)到 5萬輛；2020年達(dá)到500萬輛；到 2030年，要全面普及燃料電池汽車。近期日本又計(jì)劃在 5 年內(nèi)斥資 2090 億日元開發(fā)以天然氣為原料的液體合成燃料技術(shù)、車用電池，以及氫燃料電池科技。

        美國前總統(tǒng)布什曾把燃料電池電動(dòng)車作為“氫經(jīng)濟(jì)”論的“法寶”大肆宣傳，但2006年2月他已改變了腔調(diào)，承認(rèn)燃料電池電動(dòng)車“不是近期的解決方法，也不是中期的解決方法，而確實(shí)是遠(yuǎn)期的方法”。在布什第二任總統(tǒng)任期的后3年里，“氫經(jīng)濟(jì)”論在美國已氣息奄奄，燃料電池的研發(fā)重點(diǎn)已轉(zhuǎn)向了基礎(chǔ)性研究。2009年5月，美國政府正式宣布停止支持燃料電池電動(dòng)車的研發(fā)。

        不過美國政府對燃料電池技術(shù)的研究面很寬，尤其是對燃料電池技術(shù)的研究，不僅用于汽車領(lǐng)域，還拓寬到固定電站等其他應(yīng)用領(lǐng)域。一些州政府也有各自的政策出臺(tái)，如利福尼亞州于1999年就成立了加州燃料電池合作組織（CaFC P），由汽車公司、燃料供應(yīng)商、燃料電池開發(fā)者和政府機(jī)構(gòu)共同參加，開展燃料電池汽車和代用燃料基礎(chǔ)設(shè)施示范運(yùn)行，并拓展商業(yè)化途徑，其中包括提高公眾意識。

        歐盟2008年夏天決定斥資10億歐元用于燃料電池和氫能源的研究和發(fā)展。歐盟此舉旨在把燃料電池和氫能源技術(shù)發(fā)展成為能源領(lǐng)域的一項(xiàng)戰(zhàn)略高新技術(shù)，使歐盟在燃料電池和氫能源技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先地位，歐盟將力爭在2020年前建立一個(gè)燃料電池和氫能源的龐大市場。

        此外為了增強(qiáng)歐盟各國的競爭力，有效利用各國的人力物力資源，歐盟還制定了一些統(tǒng)一的研究計(jì)劃。歐盟對氫能和燃料電池研發(fā)與推廣的支持主要通過框架計(jì)劃（FP）進(jìn)行。在第6框架計(jì)劃（2002-2006）（FP6）的175億歐元資助資金中，有1億歐元用于涉及氫能制造、氫能貯藏、氫能安全及其標(biāo)準(zhǔn)制訂、氫能運(yùn)輸、氫能的最終應(yīng)用、高溫燃料電池、固體氧化物燃料電池、便攜式燃料電池以及其他通用技術(shù)研發(fā)等30個(gè)項(xiàng)目。

        正在實(shí)施的第7框架計(jì)劃（2007-2012）（FP7）) ，目的是突破燃料電池和氫能發(fā)展的一些關(guān)鍵性技術(shù)難點(diǎn)，已開展了燈塔（ LIGHTHOUSE）公開實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括氫氣車隊(duì)項(xiàng)目、轎車零區(qū)（ZERO-REGIO）項(xiàng)目和小型車輛氫氣鏈（HhCHAIN）項(xiàng)目的公開實(shí)驗(yàn)，并對這些活動(dòng)進(jìn)行管理、分析，其目的是對于已經(jīng)完成或新開始的與燃料電池汽車相關(guān)的公開實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行評價(jià)。

        值得注意的一點(diǎn)是，一向被認(rèn)為長于混合動(dòng)力汽車，并已取得百萬輛銷量的日本企業(yè)，如豐田、日產(chǎn)、本田等，其實(shí)在燃料電池領(lǐng)域也投入不小。在此次新能源系列專題采訪中，多個(gè)企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)的人士都對記者表示，日本在燃料電池領(lǐng)域的實(shí)力不可小覷。

        在未來的新能源汽車格局中，無論歐洲、美國還是日本，無不想借此發(fā)揮自己的優(yōu)勢，改變劣勢，紛紛將燃料電池車視為改變市場格局的一次機(jī)會(huì)。