燃料電池電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀與前景

曹建國(guó) 廖然 楊利花

隨著社會(huì)的進(jìn)步和人員移動(dòng)性增強(qiáng)，全球汽車(chē)需求量快速增長(zhǎng)，迄今世界上的汽車(chē)保有量達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的10億輛以上且還在不斷大幅增長(zhǎng)，使得基于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)（Internal Combustion Engine，ICE）汽車(chē)的輕量化與節(jié)能減排[1，2]等技術(shù)進(jìn)步難以降低汽車(chē)燃料的消耗和減少污染物的排放。2020年之前溫室氣體（Greenhouse Gas，GHG）排放在1990年水平基礎(chǔ)上下降20%的任務(wù)日益艱巨。如果再不采取有效措施，公路交通運(yùn)輸車(chē)輛的GHG溫室氣體排放將會(huì)持續(xù)不斷增長(zhǎng)。

通過(guò)研討純電動(dòng)汽車(chē)（Battery Electric Vehicle，BEV）、混合動(dòng)力汽車(chē)（Hybrid Electric Vehicle，HEV）、或燃料電池電動(dòng)汽車(chē)（Fuel Cell Vehicles，F(xiàn)CVs；Fuel Cell Electric Vehicles，F(xiàn)CEVs）等多種類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)（Electric Vehicle，EV）技術(shù)[3-5]有望明確實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的理想途徑。自1966年通用汽車(chē)推出了世界上第1款燃料電池電動(dòng)汽車(chē)GMC Electrovan，尤其是本田在1999年推出了世界上第1臺(tái)商用的燃料電池電動(dòng)汽車(chē)FCX-V4以來(lái)，世界上EV電動(dòng)汽車(chē)型號(hào)不斷豐富和租賃銷(xiāo)售量明顯增長(zhǎng)，亞太、北美和歐洲成長(zhǎng)為全球EV電動(dòng)汽車(chē)重要的新車(chē)研發(fā)制造和租賃銷(xiāo)售市場(chǎng)，2014年全世界的EV電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)售量達(dá)到34.6萬(wàn)輛以上，年增長(zhǎng)率達(dá)到86%。

燃料電池是一種高效、清潔的電化學(xué)發(fā)電裝置，近年來(lái)得到國(guó)內(nèi)外高度重視，成為最被看好的可用于替代汽油和柴油等傳統(tǒng)的ICE內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的先進(jìn)新能源汽車(chē)技術(shù)。日本政府希望其到2020年的FCVs燃料電池汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到500萬(wàn)輛，再通過(guò)10年的研發(fā)推廣實(shí)現(xiàn)全面普及FCVs燃料電池汽車(chē)。美國(guó)政府在2003年投入12億美元大力推進(jìn)氫技術(shù)和燃料電池技術(shù)，其中重要項(xiàng)目之一就是美國(guó)能源部（Department of Energy，DOE）在北加州、南加州、密歇根州東南部、大西洋區(qū)中部和佛羅里達(dá)州中部等5個(gè)區(qū)域開(kāi)展的氫技術(shù)和基礎(chǔ)實(shí)施驗(yàn)證與示范綜合工程，吸引了Hyundai-Kia/ Chevron、DaimlerChrysler/BP、Ford/ BP和GM/Shell等多家汽車(chē)制造/能源供應(yīng)商參與。

美國(guó)能源部大力推進(jìn)氫經(jīng)濟(jì)和燃料電池技術(shù)，尤其是商業(yè)化推廣應(yīng)用方面取得顯著進(jìn)展，比如目前高容量和低容量燃料電池制造成本分別為55美元/kW和280美元/kW[6]，汽車(chē)燃料電池2014年的制造成本自2006年下降50%并自2008年以來(lái)進(jìn)一步下降30%以上（基于高容量電池制造），這必將帶動(dòng)創(chuàng)造工作崗位、投資機(jī)會(huì)和可持續(xù)、安全的能源供應(yīng)。為了在2020年前爭(zhēng)取把歐盟建立成一個(gè)具有全球領(lǐng)先水平的燃料電池（Fuel Cell，F(xiàn)C）系統(tǒng)和氫能源（Hydrogen Energy，HE）經(jīng)濟(jì)的巨大市場(chǎng)，歐盟高度重視燃料電池技術(shù)和氫能源技術(shù)并把之視作能源領(lǐng)域的戰(zhàn)略高新技術(shù)大力推進(jìn)。中國(guó)政府高度重視FC燃料電池和FCVs燃料電池電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)，作為國(guó)家“863”重大科技項(xiàng)目予以重點(diǎn)研發(fā)，北京公交示范、北京奧運(yùn)會(huì)和上海世博會(huì)示范運(yùn)行了我國(guó)自主研發(fā)的燃料電池客車(chē)與轎車(chē)。目前通常認(rèn)為，F(xiàn)CVs燃料電池電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)可顯著減少GHG溫室氣體排放，成為新一代汽車(chē)的主要發(fā)展方向。

一、電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)一般可分為3類(lèi)：BEV純電動(dòng)汽車(chē)、HEV混合動(dòng)力汽車(chē)、FCVs或FCEVs燃料電池電動(dòng)汽車(chē)。近年來(lái)在常見(jiàn)的HEV混合動(dòng)力汽車(chē)基礎(chǔ)上，又派生出一種插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（plug-in hybrid electric vehicle，PHEV）。

法國(guó)人Gustave Trouvé于1881年11月巴黎國(guó)際電氣博覽會(huì)上推出第1款BEV純電動(dòng)汽車(chē)，采用的是鉛酸電池供電的的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的三輪電動(dòng)汽車(chē)，較低的行駛速度（15km/h）和較短的續(xù)駛里程（16km）的早期EV電動(dòng)汽車(chē)難以激發(fā)潛在的用戶(hù)。在發(fā)展至今的100多年歷史中，目前僅只有主要汽車(chē)制造商生產(chǎn)的幾款BEV純電動(dòng)汽車(chē)?？墒牵瑤缀跛袕S商均擬在近年發(fā)布新款BEV純電動(dòng)汽車(chē)。雖然早在20世紀(jì)90年代就有多款BEV純電動(dòng)汽車(chē)，但是由于高昂的售價(jià)和有限的續(xù)航里程等制約因素所致均未能量產(chǎn)商用。目前發(fā)布的BEV純電動(dòng)汽車(chē)款式主要有：美國(guó)通用汽車(chē)公司Chevrolet Volt、美國(guó)福特公司Focus Electric、日本三菱汽車(chē)公司Mitsubishi i-MiEV、日本尼桑公司的Nissan Leaf、德國(guó)戴姆勒集團(tuán)的Smart Fortwo electric drive（or Smart ED）、美國(guó)特斯拉公司的Tesla Roadster全球首款量產(chǎn)版電動(dòng)敞篷跑車(chē)和中國(guó)比亞迪汽車(chē)BYD e6等。國(guó)內(nèi)外代表性BEV純電動(dòng)汽車(chē)性能參數(shù)見(jiàn)表1。

BEV純電動(dòng)汽車(chē)具有減少GHG溫室氣體排放和降低燃油成本等優(yōu)勢(shì)而被用戶(hù)接受，但其性?xún)r(jià)比一直遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的ICE內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)。即使隨著高性能鋰離子電池的研發(fā)和性?xún)r(jià)比不斷提升，預(yù)計(jì)未來(lái)5～10年內(nèi)市場(chǎng)上可能會(huì)出現(xiàn)最高車(chē)速≥100km/h、續(xù)駛里程≥250km的高性能純電動(dòng)汽車(chē)，從現(xiàn)在開(kāi)始的未來(lái)10年，BEV純電動(dòng)汽車(chē)占全美汽車(chē)銷(xiāo)量仍將不到1%。

早期的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的制造是為了輔助那時(shí)功率偏小的ICE內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，或是為了增進(jìn)EV電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程，即使是這樣仍難以與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)已獲重大改進(jìn)的ICE內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相競(jìng)爭(zhēng)。隨著燃料油的消耗不可持續(xù)和節(jié)能減排任務(wù)日益迫切，HEV混合動(dòng)力汽車(chē)成為各大汽車(chē)制造商研發(fā)的重點(diǎn)之一和目前制造銷(xiāo)售最多的EV電動(dòng)汽車(chē)?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(chē)是指至少采用2種不同類(lèi)型的動(dòng)力源的電動(dòng)汽車(chē)，目前通常指綜合運(yùn)用ICE內(nèi)燃機(jī)和電池電動(dòng)機(jī)（有時(shí)還采用一個(gè)以上電池電動(dòng)機(jī)）的電動(dòng)汽車(chē)。日本豐田公司的“先驅(qū)者”（Prius）混合動(dòng)力汽車(chē)和本田公司的Insight與Civic混合動(dòng)力電動(dòng)轎車(chē)是最具代表性的成果，前者早在1997年率先向日本、美國(guó)和歐洲等各國(guó)市場(chǎng)推出并獲得較大成功。和傳動(dòng)汽車(chē)相比，HEV混合動(dòng)力汽車(chē)在大大降低排放水平條件下，燃油效率可顯著提高2～3倍。近年來(lái)派生出的常用PHEV可進(jìn)一步減少燃油的使用并顯著增加單純依靠電池驅(qū)動(dòng)的行駛時(shí)間，受到各國(guó)政府、汽車(chē)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的普遍關(guān)注。PHEV特別適合于工作日正常上、下班和行駛里程在50～90km之間的車(chē)主使用，隨著技術(shù)進(jìn)步和性?xún)r(jià)比不斷提高，PHEV有望在未來(lái)10年內(nèi)的北美、亞太和歐洲地區(qū)等全球主要電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)得到大面積推廣使用。

FCVs燃料電池電動(dòng)汽車(chē)是BEV純電動(dòng)汽車(chē)和HEV混合動(dòng)力汽車(chē)多年研究和開(kāi)發(fā)推廣的結(jié)果，目前更多地還停留在概念車(chē)測(cè)試和集成汽車(chē)系統(tǒng)展示上。英國(guó)科學(xué)家格羅孚（William Robert Grove）早在1839年就提出了氫和氧反應(yīng)發(fā)電的原理，常被稱(chēng)為燃料電池之父。直到50年后才由Charles Langer和Ludwig Mond創(chuàng)造了“燃料電池”術(shù)語(yǔ)，并利用空氣和煤氣力圖設(shè)計(jì)制作了第一個(gè)實(shí)用的燃料電池。20世紀(jì)60年代，美國(guó)UTC公司研發(fā)出了液氫和液氧發(fā)電的燃料電池，首先用于航天和軍事用途。根據(jù)燃料電池電解質(zhì)的類(lèi)型，燃料電池主要分為質(zhì)子交換膜燃料電池、堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固態(tài)氧化物燃料電池和直接甲醇燃料電池等6種類(lèi)型。近20年來(lái)，由于多次石油危機(jī)和大氣污染日趨嚴(yán)重，降低汽車(chē)燃料油的消耗和減少污染物的排放成為日益迫切的艱巨要求，以質(zhì)子交換模式為代表的燃料電池技術(shù)，受到世界各國(guó)普遍重視。圖1為質(zhì)子交換膜型燃料電池（proton-exchange-membrane fuel cells，PEMFC）工作原理示意圖。FCVs燃料電池電動(dòng)汽車(chē)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ICE內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相媲美，從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面來(lái)看，燃料電池汽車(chē)是一種理想的車(chē)輛，具有結(jié)束ICE內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)百年統(tǒng)治地位的潛力。

二、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)現(xiàn)狀

許多大型汽車(chē)制造商都推出了FVCs燃料電池電動(dòng)汽車(chē)，迄今為止，為了開(kāi)展測(cè)試和展示目的大部分公司已經(jīng)推出極少量FVCs燃料電池電動(dòng)汽車(chē)。

通用汽車(chē)早在1966年推出了世界上第1款燃料電池電動(dòng)汽車(chē)GMC Electrovan，為2人座廂式貨車(chē)，測(cè)試輸出功率為32kW，峰值輸出功率為160kW，最高時(shí)速為113km/h，續(xù)航距離為193km，因成本高昂和當(dāng)時(shí)氫基礎(chǔ)設(shè)施匱乏未持續(xù)開(kāi)發(fā)。本田早在1999年推出了世界上第1臺(tái)商用的燃料電池電動(dòng)汽車(chē)FCX-V4，并于2002年12月在日本和美國(guó)商用生產(chǎn)；隨后于2007年11月推出新一代燃料電池車(chē)FCX Clarity（見(jiàn)圖2a），該車(chē)采用“V Flow FC Stack”燃料電池堆核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)了超級(jí)的清潔性。本田早在2008年夏天本田將每輛價(jià)值上百萬(wàn)美元的少量FCX Clarity燃料電池車(chē)向美國(guó)加州、日本和歐洲市場(chǎng)低價(jià)租賃，隨后推出了2009款本田FCX Clarity燃料電池車(chē)，該車(chē)依然存在燃料電池電動(dòng)汽車(chē)制造和使用成本高昂的問(wèn)題。豐田汽車(chē)與美國(guó)SRNL薩凡納河國(guó)家實(shí)驗(yàn)室以及NREL可再生能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室共同實(shí)施了燃料電池車(chē)“Highlander FCHV-adv”的公路實(shí)驗(yàn)，2009年在美國(guó)南加州一天的上路測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其FCVs燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的平均續(xù)航距離達(dá)到693km。2014年底，豐田首款燃料電池量產(chǎn)車(chē)“未來(lái)（Mirai）”（見(jiàn)圖2b）在日本上市，為4人座轎車(chē)，長(zhǎng)寬高分別為4 870mm、1 810mm、1535mm，軸距為2 780mm。與傳統(tǒng)汽車(chē)相比，“未來(lái)（Mirai）”更加節(jié)能環(huán)保。該車(chē)一次加注氫燃料僅需3min，配備了2個(gè)70MPa的高壓燃料堆，輸出功率為100kW，零到百公里加速時(shí)間為10s左右，續(xù)航里程達(dá)到480km。據(jù)了解，該車(chē)售價(jià)日本國(guó)內(nèi)為700萬(wàn)日元（約合人民幣40萬(wàn)元或6.86萬(wàn)美元）。日本政府會(huì)對(duì)每輛汽車(chē)補(bǔ)貼202萬(wàn)日元。豐田計(jì)劃到上市滿(mǎn)1年的2015年底前實(shí)現(xiàn)約400輛的銷(xiāo)量目標(biāo)。此外還計(jì)劃銷(xiāo)往美國(guó)和歐洲。在中國(guó)市場(chǎng)，其混合動(dòng)力車(chē)型也開(kāi)始進(jìn)入發(fā)力階段。按照計(jì)劃，豐田將在今年國(guó)產(chǎn)2款卡羅拉和雷凌的混合動(dòng)力車(chē)型。德國(guó)戴姆勒—奔馳公司早在2002年推出了Mercedes–Benz A-級(jí)車(chē)為原型的FVCs燃料電池電動(dòng)汽車(chē)最高時(shí)速為132km/h；2005年以現(xiàn)有的Mercedes–Benz B-級(jí)為原型的FVCs燃料電池電動(dòng)汽車(chē)奔馳B級(jí)F—Cell（見(jiàn)圖2c），從2009年底開(kāi)始少量生產(chǎn)，2010年投入歐洲及美國(guó)市場(chǎng)。該車(chē)外觀保留了奔馳B級(jí)原形車(chē)的樣子，是一款豪華的燃料電池電動(dòng)運(yùn)動(dòng)休旅車(chē)。該車(chē)搭載氫燃料電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，加滿(mǎn)氫燃料的過(guò)程僅需3min，續(xù)航能力達(dá)400km，百公里耗能相當(dāng)于3.3L汽油。它的最大功率為136馬力，最高時(shí)速為170km/h。福特公司早在2005年推出了Chevrolet Equinox（見(jiàn)圖2d）并于2007年進(jìn)行了升級(jí)，該車(chē)加滿(mǎn)燃料的續(xù)航能力為320km，并于2007-2008年在美國(guó)紐約、華盛頓特區(qū)和洛杉磯投入115輛商用，3 400名司機(jī)行駛里程達(dá)到80萬(wàn)km，隨后推出的Focus FCV最高時(shí)速為128km/h，并在美國(guó)、德國(guó)和加拿大的多個(gè)城市交付使用。

2010年，包括上汽、奇瑞等國(guó)內(nèi)汽車(chē)企業(yè)共有196輛燃料電池汽車(chē)在上海世博園區(qū)進(jìn)行示范運(yùn)行。本田和豐田近期分別在洛杉磯車(chē)展和東京車(chē)展上展示了2015年量產(chǎn)的燃料電池汽車(chē)概念車(chē)型，現(xiàn)代汽車(chē)預(yù)計(jì)在美國(guó)推出途勝（Tucson）燃料電池汽車(chē)。豐田和現(xiàn)代汽車(chē)2015年推出的商用燃料電池電功汽車(chē)參數(shù)明細(xì)見(jiàn)表2。與此同時(shí)，美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、日本和韓國(guó)不斷通過(guò)努力試圖實(shí)現(xiàn)自己的氫基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)圖，如2013年10月，美國(guó)加州通過(guò)立法承諾到2024年將建設(shè)100座加氫站，美國(guó)能源部啟動(dòng)的H2USA項(xiàng)目吸引了眾多汽車(chē)制造商和經(jīng)銷(xiāo)商等參與，以共同克服建立氫基礎(chǔ)設(shè)施的障礙，促進(jìn)FCVs燃料電池汽車(chē)的商用量產(chǎn)、商業(yè)推廣和日常普及。

為了更好發(fā)展推廣新能源汽車(chē)和擴(kuò)大燃料電池車(chē)市場(chǎng)，豐田汽車(chē)在近日的美國(guó)消費(fèi)電子展上宣布，該公司將開(kāi)放5 600余項(xiàng)汽車(chē)氫燃料電池專(zhuān)利使用權(quán)，其中約1 970項(xiàng)涉及燃料電池堆技術(shù)，290項(xiàng)涉及高壓氫罐技術(shù)，3 350項(xiàng)燃油系統(tǒng)軟件技術(shù)專(zhuān)利以及70項(xiàng)氫氣生成和供應(yīng)技術(shù)。豐田在其官方聲明中表示，制造和銷(xiāo)售燃料電池車(chē)的制造商、燃料電池零部件供應(yīng)商以及建設(shè)及運(yùn)營(yíng)加氫站的能源公司均可免費(fèi)使用其燃料電池專(zhuān)利，使用期限將持續(xù)到2020年。豐田美國(guó)高級(jí)副總裁Bob Carter表示，“我們認(rèn)為未來(lái)100年中燃料電池將會(huì)成為主流技術(shù)，讓更多的（汽車(chē)制造商）和供應(yīng)商發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)，將會(huì)加快市場(chǎng)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的接受過(guò)程?！?/p>

三、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展前景

氫燃料電池具有可再生性，且單純從汽油到氫燃料電池的轉(zhuǎn)換就可將溫室氣體排放降低46.5%。氫燃料電池汽車(chē)的安全性持續(xù)提高，目前的加油站也可以很容易地轉(zhuǎn)變?yōu)闅淙剂想姵丶恿险?。電解的可再生性使得氫燃料電池相比于終將耗盡的天然氣資源和充電成本較高的混合動(dòng)力汽車(chē)而言具有可持續(xù)性，并可節(jié)約大量的非再生能源，將使氫燃料電池汽車(chē)成為未來(lái)的終極環(huán)保汽車(chē)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保等角度考慮，氫燃料電池將成為未來(lái)15年主要的代用燃料。圖3是氫燃料電池未來(lái)15年預(yù)測(cè)銷(xiāo)量，可以看到，如果現(xiàn)在投資建設(shè)，尤其對(duì)亞洲、非洲、北美等能源短缺的國(guó)家而言，未來(lái)氫燃料電池汽車(chē)的需求和銷(xiāo)量將大幅增加。按國(guó)際能源署預(yù)測(cè)，2030年氫燃料電池汽車(chē)在世界汽車(chē)銷(xiāo)量中的比重有望明顯提升，占比約為2%～3%。在可以預(yù)見(jiàn)的2030-2050年，將總體保持PHEV插電式汽車(chē)、BEV純電動(dòng)汽車(chē)、FCVs氫燃料電池汽車(chē)發(fā)展順序和市場(chǎng)大格局不變，但氫燃料電池汽車(chē)占比將進(jìn)一步提高，占比達(dá)到15%左右。

氫燃料電池對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)有積極的影響。以美國(guó)為例，據(jù)南卡羅萊納州氫能源網(wǎng)站報(bào)道，美國(guó)氫能源市場(chǎng)有望在2020年提供超過(guò)100萬(wàn)個(gè)工作崗位以改進(jìn)和制造新型氫燃料電池汽車(chē)。氫燃料電池也為股東們提供了投資機(jī)會(huì)以獲得更多的效益，有助于國(guó)家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。盡管制造氫燃料電池汽車(chē)的短期成本較高，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，一旦批量生產(chǎn)，其價(jià)格將下降至今天燃油汽車(chē)的正常價(jià)格，而且可以節(jié)約使用者的費(fèi)用。相比天然氣能源汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)，氫燃料電池汽車(chē)因能源可再生性而具有更低的成本。因此，氫燃料電池汽車(chē)有望成為未來(lái)最經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的代用燃料汽車(chē)。圖4預(yù)測(cè)了氫燃料電池過(guò)去和將來(lái)工程應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性，可以看到，氫燃料電池的成本將逐漸降低，最終達(dá)到30美元/kW[6]。

國(guó)際上燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的主要發(fā)展見(jiàn)圖5。自從1839年發(fā)明燃料電池以來(lái)，其已被廣泛用于航天器、潛艇、發(fā)電廠等領(lǐng)域[7]。在以Dr.Craig Marks為領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)2年的努力后，通用汽車(chē)公司（GM）在1966年生產(chǎn)出第1輛燃料電池汽車(chē)，其應(yīng)用32個(gè)燃料電池模塊可達(dá)到持續(xù)輸出功率32～160kW，所用燃料為純液氫和液氧。幾乎在30年后，Daimler-Benz公司于1994年推出了應(yīng)用壓縮氫燃料的NECAR-1汽車(chē)，Ballard公司為其生產(chǎn)了50kW的PWM燃料電池，從而使其成為主要的PEM燃料電池生產(chǎn)商之一。2年后的1996年，Daimler- Benz公司又推出配有燃料電池系統(tǒng)的NECAR-2汽車(chē)，其質(zhì)量?jī)H為PEM燃料電池的1/3。1996-1999年，豐田汽車(chē)公司（Toyota）、GM、馬自達(dá)汽車(chē)有限公司（Mazda）、福特汽車(chē)公司（Ford）、本田技研工業(yè)股份有限公司（Honda）、日產(chǎn)汽車(chē)公司（Nissan）、大眾汽車(chē)公司（Volkswagen）等幾大主要汽車(chē)制造商也提出了燃料電池汽車(chē)項(xiàng)目，計(jì)劃在2003-2004年將其商業(yè)化，但最終都未實(shí)現(xiàn)。2002年，Toyota首先在美國(guó)和日本啟動(dòng)了燃料電池混合動(dòng)力汽車(chē)FCHV的世界有限租賃。低速時(shí)，F(xiàn)CHV單純靠蓄電池提供能源，高速時(shí)，燃料電池和蓄電池共同提供能源。2003年，布什政府投入12億以推動(dòng)燃料電池技術(shù)的發(fā)展。美國(guó)能源部投資17億美元實(shí)施HyundaiKia/Chevron，DaimlerChrysler/BP， Ford/BP，and GM/Shell四家公司參與的“Controlled Hydrogen Fleet and Infrastructure Validation and Demonstration Project”（控制氫艦隊(duì)和基礎(chǔ)設(shè)施驗(yàn)證和示范項(xiàng)目），在2009年實(shí)現(xiàn)了250英里，燃料電池耐用2 000h的目標(biāo)。2015年Toyota和Hyundai推出他們第一批商業(yè)化的燃料電池汽車(chē)。2013年，F(xiàn)ord、Nissan和Daimler簽署協(xié)議聯(lián)合開(kāi)發(fā)燃料電池汽車(chē)并計(jì)劃于2017年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。GM和Honda合作也計(jì)劃于2020年將燃料電池汽車(chē)投入市場(chǎng)[8]。

燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的商用量產(chǎn)普及還需要破解整車(chē)集成與輕量化，高性能燃料電池、制造與使用的低成本與安全性，氫的生成、儲(chǔ)存和配置，甚至霧霾等嚴(yán)重的空氣污染對(duì)電催化劑和燃料電池發(fā)電性能的影響等問(wèn)題，燃料電池電動(dòng)車(chē)進(jìn)人市場(chǎng)仍然需要經(jīng)歷相當(dāng)長(zhǎng)的過(guò)程。值得指出的是，F(xiàn)C燃料電池是人類(lèi)迄今為止發(fā)明的最清潔、安靜又可無(wú)限再生的能源，尤其是在世界性能源危機(jī)出現(xiàn)和節(jié)能減排任務(wù)日益迫切的情況下，國(guó)內(nèi)外普遍高度重視并持續(xù)推進(jìn)實(shí)現(xiàn)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化，為將實(shí)現(xiàn)更加美好的人類(lèi)生活作出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] Robert A W，Jerome P，Véronique Michaud，et al.Assessing the life cycle costs and environmental performance of lightweight materials in automobile applications[J].Composites Part A Applied Science and Manufacturing，2011，42（11）：1694-1709.

[2] 范子杰，桂良進(jìn)，蘇瑞意.汽車(chē)輕量化技術(shù)的研究與進(jìn)展[J].汽車(chē)安全與節(jié)能學(xué)報(bào)，2014，5（1）：1-16.

[3] Ronald M.Dell，Patrick T.Moseley，David A.J.Rand.Towards Sustainable Road Transport[M].Academic Press.2014.

[4] Michael Ball，Martin Wietschel.The hydrogen economy：opportunities and challenges[M].Oxford：Cambridge University Press，2010.

[5] D.A.J.Rand，R.M.Dell，Julian C.R.Hunt.Hydrogen Energy：Challenges and Prospects[M].Royal Society of Chemistry，2007.

[6] The Office of Energy Efficiency and Renewable Energy （EERE） of The U.S.Department of Energy. Progress and Accomplishments in Hydrogen and Fuel Cells[EB/OL].http：//energy.gov/eere/fuelcells/downloads/progress-andaccomplishments-hydrogen-and-fuel-cells.

[7] 衣寶廉.燃料電池——原理.技術(shù).應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[8] Ian Whiten，Shayne McCann.Hydrogen fuel cells：the alternative fuel of the future[J].Composites Part A：Applied Science and Man ufacturing，2011，42（11）：1694-1709.