一、燃料電池介紹

燃料電池（FuelCell）是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池,電就被生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等,像一個蓄電池,但實(shí)質(zhì)上它不能“儲電”而是一個“發(fā)電廠”。燃料電池的概念是1839年GroveGR提出的,至今已有大約160年的歷史。

具體地說，燃料電池是利用水的電解的逆反應(yīng)的“發(fā)電機(jī)”。它由正極、負(fù)極和夾在正負(fù)極中間的電解質(zhì)板所組成。最初，電解質(zhì)板是利用電解質(zhì)滲入多孔的板而形成，現(xiàn)在正發(fā)展為直接使用固體的電解質(zhì)。工作時向負(fù)極供給燃料（氫），向正極供給氧化劑（空氣，起作用的成分為氧氣）。氫在負(fù)極分解成正離子H+和電子e-。氫離子進(jìn)入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。這正是水的電解反應(yīng)的逆過程。

利用這個原理，燃料電池便可在工作時源源不斷地向外部輸電，所以也可稱它為一種“發(fā)電機(jī)”。

二、燃料電池分類

燃料電池的種類相當(dāng)多而且分類的方式也各有不同，常用的分類方式是按電解質(zhì)性質(zhì)不同加以區(qū)分，有堿性燃料電池(AFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC)。五類燃料電池輸出功率范圍、發(fā)電效率、優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域都不盡相同。

質(zhì)子交換膜燃料電池是目前主流的燃料電池。從燃料電池各類技術(shù)產(chǎn)品出貨情況來看，2015年質(zhì)子交換膜燃料電池、固體氧化物燃料電池、直接甲烷燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池以及磷酸燃料電池出貨量占比分別為89.11%、7.54%、3.07%、0.14%和0.14%。從出貨系統(tǒng)容量占比情況來看，各類燃料電池出貨容量占比分別為52.44%、18.40%、0.06%、22.05%和7.00%。可見質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)o論是電池數(shù)量還是發(fā)電容量上看都是主流的燃料電池技術(shù)。

三、燃料電池汽車發(fā)展

Marai與普通電動車相比在性能上有很大的優(yōu)勢。續(xù)航距離約700km，足夠普通家庭日常使用一周以上，是普通電動車的四到五倍，并且隨著行駛里程的加長，在系統(tǒng)成本上相對于普通電動車也將占優(yōu)勢。此外，加氫時間僅需3分鐘，最低啟動溫度可在零下30度，行駛過程中不排放二氧化碳。

豐田原計劃2015年在日本國內(nèi)銷售400輛、向海外出口300輛燃料電池汽車，主要銷往美國和歐洲。Marai發(fā)售后，在日本訂單超過3000輛，在美國約2000輛的訂單，遠(yuǎn)超公司預(yù)期。為此豐田采取措施分階段提供Marai的產(chǎn)能，到2016年產(chǎn)能增至2000輛，2017年增至3000輛，并計劃2020年前全球范圍內(nèi)銷售總量達(dá)到3萬輛。

目前，儲氫問題及加氫站數(shù)量不足成為燃料電池乘用車發(fā)展的阻礙。目前加氫站在北美、歐洲、日本、中國、韓國和澳大利亞雖有分布，但全球在運(yùn)總數(shù)不足300座，加之加氫站建設(shè)的投資和周期較長，很難實(shí)現(xiàn)快速布局。目前各國政府大力支持積極推進(jìn)加氫站建設(shè)，其中美洲增速最快，歐洲數(shù)量最多，亞洲也在積極布局中。

四、我國的氫燃料電池的發(fā)展

我國非常重視氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，《“十三五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》《中國制造2025》都將氫燃料電池技術(shù)確定為重要的內(nèi)容。在政策支持下，隨著相關(guān)技術(shù)發(fā)展，氫燃料電池商業(yè)化進(jìn)程加快，氫燃料電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)迅速崛起。

最早的企業(yè)是上海神力科技和新源動力，分別成立于1998年、2001年，是目前中國氫燃料電池技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)先者。從2001年開始，我國企業(yè)數(shù)量開始大幅度增加，2016至今不到2年，增長近75%，氫燃料電池相關(guān)行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了一個快速增長期。

江蘇地區(qū)氫燃料電池企業(yè)最多，有51家，占全國近1/4，其次是上海、北京、廣東、遼寧和浙江等地。總體來看，東部地區(qū)企業(yè)數(shù)量最多，發(fā)展最快。

國內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)獲得了快速發(fā)展，特別是在汽車領(lǐng)域發(fā)展迅速，帶動了區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群的形成，形成了京津冀、華東、華南（佛山-云浮）、華中（武漢）四個氫燃料電池產(chǎn)業(yè)集群，并圍繞當(dāng)?shù)匮邪l(fā)情況及工業(yè)基礎(chǔ)形成了各自的產(chǎn)業(yè)配套及商業(yè)應(yīng)用模式。

五、展望

全球范圍內(nèi)多個主流車企對氫燃料電池如此熱衷，足以說明它的前景和影響力。就豐田在日本本土、美國等地大量普及加氫站看來，日系車企已經(jīng)打定主意要走氫燃料電池這條路。同時，英國、荷蘭等歐洲國家也表示將大力發(fā)展氫燃料電池汽車，英國更是計劃在2030年前達(dá)到160萬氫燃料電池車保有量，目標(biāo)可見一斑。

此次人民日報著重提出要重點(diǎn)關(guān)注氫燃料電池汽車技術(shù)研究，顯然是預(yù)示著我國也將在氫能源領(lǐng)域發(fā)力。不過就目前來看，我國的氫燃料電池研究似乎落后于日韓。不過，相信在后續(xù)政策的推動下，希望我國的氫燃料電池汽車也會得到不錯的發(fā)展。國內(nèi)也大力促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，而氫燃料電池汽車預(yù)計將在2020年示范應(yīng)用，2030年大規(guī)模推廣，2050年實(shí)現(xiàn)普及;商用車也有望成為氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化突破點(diǎn)。