近日，氫燃料電池汽車再次獲得國家政策重點照顧。

4月初，三款氫燃料電池車首次登上《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》，享受每輛車20萬-50萬的國家補貼，與部分地方政府的等額補貼，總額最高可達售價的70%，補貼力度至少會持續(xù)到2020年。

月底，工信部又在國務(wù)院新聞辦發(fā)布會上明確表示：氫燃料電池汽車將與純電動汽車長期并存互補，共同滿足交通運輸和人們的出行需要。

很明顯，國家已將氫燃料電池車的地位提高到了與電動車并行的高度。

能享受如此待遇，是因為氫燃料電池車有著獨特優(yōu)勢氫能源取之不盡、加氫快續(xù)航長、完全零排放。

但尷尬的是，擁有如此多優(yōu)點且又頻頻受到國家政策點名照顧的氫能源汽車，卻始終沒有發(fā)展起來。

據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，2016-2018年，中國氫燃料電池車銷量分別為629輛、1272輛、1527輛，而電動汽車銷量分別達到32萬輛、57.8萬輛、125.6萬輛，相較之下氫燃料電池汽車可謂慘不忍睹。

那么，這樣一個好產(chǎn)品，為何一直發(fā)展不起來呢？

其原因涉及技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、政策、市場等多個方面，但總結(jié)起來最核心的問題在氫燃料電池汽車面臨的技術(shù)、制氫和使用三大困境。

氫燃料電池汽車再獲重視市場規(guī)模有望突破1萬億

國家大力支持的氫燃料電池汽車，其實是燃料電池汽車的一種，另外還有甲醇、天然氣、乙醇燃料電池汽車等。

目前，占比最大、最有大規(guī)模量產(chǎn)前景的就是氫燃料電池車（也叫氫能源汽車）。甚至可以說，現(xiàn)階段在全球范圍內(nèi)談燃料電池汽車，基本就是指的氫燃料電池汽車。

自國家開始推廣新能源汽車以來，燃料電池汽車就受到了高度重視。

早在2009年出臺的《節(jié)能與氫能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》中，就提出了由中央財政對燃料電池汽車進行6-60萬不等的成本差價補貼。隨后2011年的《中華人民共和國車船稅法》又規(guī)定燃料電池汽車與純電動汽車、插混車一樣，享受免征車船稅的優(yōu)惠。

在純電動汽車補貼不斷退坡的當下，氫燃料電池汽車則仍是寵兒。

2018年，財政部、工信部、科技部、發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼政策的通知》，規(guī)定燃料電池乘用車按搭載的電池額定功率進行補貼，補貼標準為6000元/kW，上限為20萬/輛；客車、貨車進行定額補貼，依據(jù)車型大小補貼上限為30-50萬/輛。

同年，《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍皮書》指出，到2030年，中國燃料電池汽車保有量要達到200萬臺，加氫站數(shù)量達到1000座，產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將突破1萬億元。

在國家的大力號召下，地方政府也積極響應(yīng)。

補貼方面，多地政府實施與國補1：1的補貼政策，以某價值130萬的氫燃料客車為例，經(jīng)過國家和地方各50萬的補貼后，最終售價僅為30萬。

加氫站建設(shè)方面，地方政府也成為了補貼的主力軍。

4月22日，六安市人民政府發(fā)布《關(guān)于大力支持氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》，對不同加氫能力的加氫站進行最高200萬-400萬的補貼。據(jù)國內(nèi)媒體報道，廣東佛山南海區(qū)單個加氫站最高可拿到800萬的補貼。

在國家與地方的共同扶持下，氫燃料電池汽車迎來了絕佳的發(fā)展機遇，國內(nèi)企業(yè)們熱情高漲。知名車企如長城、上汽、東風(fēng)、金龍等，供應(yīng)商如國鴻氫能、億華通、大洋電機等紛紛入局。

重慶力帆此前發(fā)布公告稱，與武漢秦歌、重慶地大簽署《戰(zhàn)略合作協(xié)定》，共同開發(fā)氫能源乘用車，隨后力帆股份連獲5個漲停，可見資本市場對其前景的看好。

據(jù)了解，在中央、地方政府、上下游企業(yè)的合力發(fā)展下，如今我國華南、華中、華東、京津冀等地區(qū)已形成了多個氫產(chǎn)業(yè)集群。

可以說，氫燃料電池車在中國已蓄勢待發(fā)，有星火燎原之勢。

發(fā)展?jié)摿薮髶碛腥螵毺貎?yōu)勢

自國家推廣新能源汽車起就被列為重點照顧對象，在電動車補貼退坡時仍享有高昂補貼，反復(fù)被中央政府點名照顧。那么燃料電池汽車，或者說氫燃料電池汽車，到底有何過人之處？

要了解其優(yōu)勢所在，還得從氫燃料電池的原理說起。

氫燃料電池的發(fā)電原理很簡單，本質(zhì)上就是氫氣與氧氣結(jié)合生成水的化學(xué)反應(yīng)過程。

上圖為氫燃料電內(nèi)部原理圖，只要不斷地給陰極板通空氣，給陽極板供應(yīng)氫氣，燃料電池就可以不斷產(chǎn)生電流。具體到汽車上來說，就是讓汽車背上一罐氫氣，然后在車載的燃料電池中與氧氣進行結(jié)合，從而產(chǎn)生電流驅(qū)動車輪，并給車載電池組充電。

具體來說，氫燃料電池汽車有三大優(yōu)點：

1、真正的零排放汽車緩解車企減排壓力

面對日益嚴峻的環(huán)保壓力，全球各國都制定了日益嚴苛的排放法規(guī)。

美國加州頒布了ZEV零排放車輛法案，為每種車制定了積分系數(shù)。若未達標，車企必須要向加州空氣資源委員會（CARB）支付每輛車5000美元（約3.3萬人民幣）的罰款，或是向其他公司購買積分。

在我國，號稱史上最嚴的國六排放標準也已出爐，并且已有上海、山東、河北、陜西等省市宣布將提前實施。

要滿足國六排放標準，汽車發(fā)動機技術(shù)和尾氣處理裝置需進一步更新?lián)Q代，成本也會隨之提升。例如柴油發(fā)動機就必須加裝高壓共軌系統(tǒng)，平均每套發(fā)動機成本會增加5000元以上，再加上其他尾氣處理裝置的升級，每輛車的生產(chǎn)成本會增加近萬元。

相比之下，氫燃料電池汽車的排放卻只有水，沒有其他任何污染物質(zhì)，不需要安裝燃油車上的諸多高成本的尾氣處理裝置，當然也無需繳納任何排放稅、罰款。

不僅如此，汽車巨頭豐田公司還另辟蹊徑，在美國用近乎于成本的價格賣車，利用氫燃料汽車零排放的特點賺取大量積分，再賣積分給其他車企，以此獲得一筆收入。

2、續(xù)航長達1000公里加氫僅需幾分鐘

雖然電動汽車也沒有任何排放，但續(xù)航短、充電時間長兩大核心問題一直困擾著電動汽車的發(fā)展。而這兩個問題對于氫燃料汽車來說，都是小菜一碟。

目前已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)的氫燃料電池汽車豐田Mirai和本田Clarity只需要三分鐘即可加滿氫氣，并且兩者的續(xù)航里程則分別能夠達到600公里和750公里，而一些即將面世的車型還可能達到1000公里。

相較于目前電動車企們充電30分鐘，續(xù)航400公里的宣傳，氫燃料電池車在續(xù)航和加氫時間上，可以說還未起跑就已經(jīng)獲勝。

背后的原因在于氫氣高達143MJ/kg的質(zhì)量能量密度。

若要更直觀地理解這個數(shù)據(jù)，可以換算成電動車里常用的Wh/kg能量密度單位。高能量密度的三元鋰電池電芯單體約為300Wh/kg，汽油約為12000Wh/kg，而氫氣達到了40000Wh/kg，是汽油的3.3倍、三元鋰電池單體的133倍。

換言之，要跑同樣的里程（比如500公里），電動車需要裝上數(shù)百公斤的電池包，燃油車需要加幾十斤的汽油，而氫燃料電池乘用車僅需加幾斤氫氣。

3、電池壽命7年以上低溫性能滿足極寒地區(qū)使用

此外，氫燃料電池汽車還有電池壽命長、低溫性能好的優(yōu)勢。

燃料電池本質(zhì)是一個發(fā)電機，因此并不存在電池衰減問題。一般乘用車的燃料電池要求5000h以上的工作小時數(shù)，以平均每天2小時開車時間算，燃料電池可以工作7年，基本與燃油車的發(fā)動機壽命相當。

國外部分先進的氫燃料電池，工作時長可達10000h以上，可以用到車輛報廢。

另一方面，燃料電池低溫性能也很好，由于反應(yīng)自身會放熱，電池一旦啟動后，電池堆棧的溫度很快會穩(wěn)定到80-90℃的工作溫度范圍，同時其冷啟動溫度可以達到-30℃，能滿足世界大部分極寒地區(qū)的需求。

現(xiàn)狀慘不忍睹全球銷量不足1萬臺

整體來看，氫燃料電池汽車既有三大獨有優(yōu)勢，又有國家、各地政府大力扶持，理應(yīng)能夠迅猛發(fā)展，甚至蓋過電動汽車的發(fā)展勢頭，但事實卻并非如此，甚至讓人大跌眼鏡。

據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，2018年燃料電池車銷量僅為1527輛，且全是商用車，其中客車1418輛，貨車109輛。而2018年全國商用車總銷量為437.1萬輛，燃料電池車的滲透率不足萬分之3。

在新能源車內(nèi)部相比，2018年中國新能源汽車總銷量達125.6萬輛，其中純電動汽車98.4萬輛，插混汽車27.1萬輛，氫燃料電池汽車占比不足0.12%，可謂是慘不忍睹。

從歷史數(shù)據(jù)來看，2016年-2018年，中國氫燃料汽車銷量分別為629輛、1272輛、1527輛。而今年，作為氫燃料電池車發(fā)展提到新高度的一年，其3月份銷量僅為86輛，整個第一季度總計銷售273輛。

如果不考慮某月銷量大爆發(fā)等特殊情況（例如政府大單），今年總銷量也難有質(zhì)的突破。

在車東西看來，氫燃料汽車發(fā)展緩慢的背后，是其面臨的技術(shù)研發(fā)困難、制氫成本高昂，以及用車不便三大困境。

技術(shù)研發(fā)困境：兩大核心零部件技術(shù)研發(fā)難度大

1、高壓儲氫罐研發(fā)難度大

上文提到，由于氫氣很輕，其質(zhì)量能量密度很大。但反過來說，如果從單位體積燃氣釋放的能量來看，氫氣的熱值是常見燃料里最低的，僅為12.74MJ/Nm^3，是甲烷的1/3，汽油的1/10。

這就意味著，如果要釋放同樣的能量，汽車需要消耗巨量體積的氫氣，因而氫燃料電池車上都有高壓儲氫罐來壓縮儲存氫氣。

車載高壓儲氫罐一般可以儲存6kg左右高壓氫氣，總體積在150L-200L上下，有些大的儲氫罐甚至?xí)D壓車內(nèi)空間，比如豐田Mirai的后排就只能乘坐兩人。

在儲氫罐體積只能減小不能增大的情況下，儲氫壓力成為了重要的評價指標。同等體積下，儲氫壓力升高一倍，儲氫量會增加50-70%，續(xù)航里程提升50%，但是成本會增加近7倍。

目前中外儲氫罐技術(shù)差距主要集中在儲氫罐材質(zhì)上，包括內(nèi)襯、纖維纏繞層和過渡層材料。

我國車載儲氫罐主流是金屬內(nèi)膽纖維全纏繞氣瓶(Ⅲ型瓶)，內(nèi)襯材料為金屬鋁，儲氫壓力為35MPa，質(zhì)量儲氫密度（氫氣占儲氫罐總質(zhì)量的比重）在3%左右。

而日、美、韓的頭部企業(yè)已經(jīng)量產(chǎn)了全復(fù)合纖維纏繞瓶（IV型瓶），內(nèi)襯材料為塑料，有更好的氣密性、耐腐蝕性、耐高溫性，因此這種儲氫罐儲氫壓力能達到70MPa，質(zhì)量儲氫密度在5.7%左右。

但需要指出的是，兩種儲氫罐都面臨很大的安全問題。

內(nèi)部來說，儲氫壓力本身很高，無論是35MPa還是70MPa，都是一個很危險的壓力數(shù)值。要知道，20MPa的水壓就可以用來切割石材了。其次，氫氣在高壓高溫（30MPa，300℃以上）環(huán)境下，還會發(fā)生氫脆現(xiàn)象，腐蝕金屬，引起裂紋導(dǎo)致儲氫罐破裂。

外部來說，汽車行駛途中還可能發(fā)生碰撞事故，火災(zāi)事故、浸水事故等極端情況，讓原本就比較危險的儲氫罐增加了破裂、泄露，甚至爆炸的可能性。

由于以上三個問題存在，兩種儲氫罐都采用了大量的碳纖維材料，同時，為避免氫脆現(xiàn)象發(fā)生，金屬內(nèi)膽儲氫罐還需額外配備液冷系統(tǒng)，以控制罐內(nèi)溫度。綜合下來，一個儲氫罐的成本達到了6萬元以上。

另外，目前國內(nèi)外采用的大都是氣態(tài)儲氫，如果要實現(xiàn)更大的儲氫量，需要發(fā)展到低溫液態(tài)儲氫、高壓液態(tài)儲氫、有機液體儲氫等。

但液態(tài)氫的密度更高，面臨的爆炸、泄露風(fēng)險也更大，同時還要耗費系統(tǒng)30%以上的能量來維持液氫狀態(tài)，目前讓汽車裝載液氫可能得不償失。

2、氫燃料電池多項關(guān)鍵技術(shù)還未突破

正如前文所言，燃料電池是燃料電池車最核心、成本最高的零部件，其也有質(zhì)子交換膜、鉑催化劑、雙極板三大部件需要突破。

質(zhì)子交換膜被稱為氫燃料電池的心臟，它處于燃料電池正負極板的中間，起到了隔離其他離子，僅允許質(zhì)子通過的功能，同時還要隔離兩極反應(yīng)氣體，支撐兩側(cè)催化劑層，性能要求非常高。

如此重要的電池心臟，卻一直被握在國外公司手心里，我國研發(fā)氫燃料電池的核心材料幾乎全靠進口。

質(zhì)子交換膜技術(shù)從上世紀60年代起就被美國杜邦公司壟斷，杜邦膜的價格約為120美元/kW，我國常用的燃料電池功率為35-50kW，以50kW燃料電池計算，一套燃料電池里，僅質(zhì)子交換膜的成本就高達4萬元人民幣。

質(zhì)子交換膜的兩側(cè)是鉑（Pt）催化劑，氫氣通到陽極板后，在鉑催化劑的作用下，失去電子變成質(zhì)子，再通過質(zhì)子交換膜與另一側(cè)的氧原子結(jié)合生產(chǎn)水。

難點在于催化劑只能用鉑，而鉑的價格非常昂貴，均價約200元/克，使用100克鉑的情況下，一套氫燃料電池所用鉑催化劑的成本近2萬元。因此，降低催化劑中鉑的使用量，是降低電池成本的一大關(guān)鍵手段。

而目前，我國的低鉑催化劑技術(shù)尚處于實驗研發(fā)階段，離規(guī)模量產(chǎn)還有很長的距離。

除此之外，作為燃料電池的骨架，雙極板的工藝水平仍待突破。雙極板（BipolarPlate，BP）又叫流場板，與膜電極層疊裝配成電堆，在燃料電池中起到支撐、收集電流、為冷卻液提供通道等作用，其質(zhì)量好壞直接決定了電池輸出功率和使用壽命。

雙極板的三種材質(zhì)中，石墨板和復(fù)合板的技術(shù)已相對成熟，而金屬板因為能大幅提高電池輸出功率，近年來成為了燃料電池的一大突破方向，仍待解決掉問題是金屬板在電池環(huán)境下易受腐蝕，導(dǎo)致電池壽命較短。

在燃料電池的零部件上，還有膜電極、膜加濕器、氫氣循環(huán)泵等關(guān)鍵技術(shù)有待突破，篇幅有限，不再一一贅述。

3、零部件國產(chǎn)化程度低

一位氫燃料電池產(chǎn)業(yè)從業(yè)者告訴車東西，中國燃料電池產(chǎn)業(yè)在質(zhì)子交換膜技術(shù)等核心技術(shù)層面與國外差距較大，進而產(chǎn)生了產(chǎn)業(yè)鏈配套難、產(chǎn)品價格高等問題。

據(jù)了解，我國目前70%的燃料電池零部件都依賴進口，許多關(guān)鍵技術(shù)要付大量專利費給國外公司，因此燃料電池的生產(chǎn)成本十分高昂。

2018年，我國燃料電池的實際生產(chǎn)成本約為740美元/kW，以功率為50kW的燃料電池來算，一套電池成本高達25萬元，而要達到國外常用的80kW功率，一套電池成本接近40萬元。

如果能夠?qū)崿F(xiàn)核心零部件、關(guān)鍵技術(shù)的國產(chǎn)化，并進行大規(guī)模量產(chǎn)，燃料電池的成本是有望降低到可接受的程度的。

根據(jù)美國能源部（DOE）的測算，如果未來能達到50萬套的批量化生產(chǎn)規(guī)模，燃料電池生產(chǎn)成本可下探到30-40美元/kW，以80kW的氫燃料電池來算，一套燃料電池成本僅2萬5千元。

制氫成本困境和用車困境

1、規(guī)模制氫成本高

除整車和零部件的研發(fā)以外，氫氣作為氫燃料電池汽車的能源，雖然來源豐富，但要低成本地大量制取也十分困難，一定程度上制約了氫燃料電池汽車的發(fā)展。

據(jù)相關(guān)研究，目前我國工業(yè)規(guī)模化制取氫氣，主要有以下5種方式：

其中，氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫成本相對較低，加上氣氫拖車運輸?shù)馁M用，氫氣的成本在20-30元/kg左右。

但這種方式制取的氫氣純度不高，其本身是制取燒堿和氯氣的工藝，反應(yīng)過程中生成的大量氫氣被直接排放到了空氣中。收集這部分氫氣雖然成本低，但有大量其他氣體混雜其中，導(dǎo)致制取的氫氣純度不夠，難以滿足氫燃料電池的要求。

而化工原料制氫、石化資源制氫兩種方式，都有很大的工廠排放，與氫燃料電池車的零排放理念相悖，并且制成的氫氣需要脫硫、脫硝，成本也不低，不是未來長久的制氫方式。

目前，以水為原料的水電解制氫最被看好，其原理簡單，工藝成熟，也完全清潔。但由于工業(yè)用電價格非常高，一度電在0.86-1.8元左右，電解水的成本也遠高于其他制氫方式，達到了60-80元/kg以上。

同時，制取出的氫氣還要經(jīng)過二級壓縮，一級壓縮到12.5MPa，二級壓縮到35MPa，以滿足氫氣的加注。另外，運輸成本、設(shè)備折舊成本、工廠電力設(shè)施建設(shè)成本等，進一步提高了電解水制氫的總成本。

除開上述傳統(tǒng)的制氫方式，近年也有些新制氫方式，比如膜分離制氫、生物質(zhì)制氫、合氫物質(zhì)制氫等，各有優(yōu)勢，但都面臨技術(shù)不成熟，制氫成本高、制氫純度低、規(guī)模小等問題，暫無法成為大規(guī)模制氫主力。

2、用車成本高加氫不方便

消費者選購汽車時，日常使用的成本是一大重要因素，氫燃料電池汽車在這方面非常劣勢。

因為氫氣制取成本很高，導(dǎo)致加氫價格非常昂貴。據(jù)了解，在有國家補貼的情況下，加氫的平均價格仍在60元/kg以上，氫燃料電池車的實際使用價格近每公里1-3塊錢，與燃油車使用成本相當，遠高于電動汽車。

使用價格高的同時，加氫站的數(shù)量還少得可憐。據(jù)媒體報道，截止2018年底，我國已運行加氫站數(shù)量為23個，其中佛山4個，上海3個，北京、深圳、武漢、成都等城市均只有一個。

國內(nèi)加氫站數(shù)量如此稀少，跟它的建設(shè)成本高達1500萬/座，而收益幾乎為零有關(guān)。

一位氫燃料電池產(chǎn)業(yè)從業(yè)者告訴車東西，加氫站建設(shè)速度滯后的原因還在于加氫站基礎(chǔ)設(shè)施的相關(guān)標準、政策、規(guī)范以及歸口管理單位不明確，進而制約了氫燃料電池汽車的推廣發(fā)展。

用車不便只是后話，由于氫燃料電池車的生產(chǎn)、研發(fā)成本非常高，導(dǎo)致整車的售價也居高不下。就已規(guī)模化量產(chǎn)的三款車來說，本田Clarity售價39萬，本田Mirai售價45萬，現(xiàn)代ix35FCV售價80萬。

而對于那些還未量產(chǎn)的燃料電池車來說，價格就更高了，基本都在100萬以上，因此我國賣出的氫燃料車大都是帶有試驗性質(zhì)、示范性質(zhì)的大巴、公交、物流車。

最后來講，雖然加氫過程只需要幾分鐘，但加氫前的檢查、靜電釋放流程卻要10-20分鐘。

加氫前，車要開到待檢區(qū)，工作人員會全面檢查車的外觀、儲氫罐、車身溫度，經(jīng)過測漏儀的監(jiān)測后，再全方位地釋放車內(nèi)靜電，隨后才能開到加氫區(qū)加注氫氣。

在不考慮排隊的情況下，加一次氫氣還是需要半小時以上。而這一過程中，手機需要關(guān)機或寄存在服務(wù)臺，可以想象，這對消費者來說是多大的痛苦。

此外，上述從業(yè)者還表示，氫燃料電池汽車還面臨市場教育不足，消費者對氫燃料電池汽車有不夠了解的情況，例如有些人對其安全性存疑。

結(jié)語：氫燃料電池車在曲折中前行

如今，不可再生的化石燃料越來越少，同時全球?qū)剂系男枨髤s越來越大，在電動汽車銷量迅速增長，油耗、排放法規(guī)日益嚴格的情況下，全球化石燃料的總使用量不降反升。

也就是說，如今電動汽車的增長、可再生能源比例的增長，僅抵消了人口和經(jīng)濟增長所增加的能源需求。如果要進一步緩解全球能源短缺的現(xiàn)狀，必須有更多的新能源汽車與可再生能源扛起重任，而氫燃料電池汽車與氫能源就是中國政府選擇的方向。