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(guó)家和企業(yè)的青睞，最被看好。

       梅賽德斯-奔馳車(chē)輛發(fā)展部乘用車(chē)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)總監(jiān)Joachim Schommers就告訴網(wǎng)易汽車(chē)，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(chē)型投放市場(chǎng)。

       從技術(shù)角度而言，燃料電池汽車(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)駛里程完全可以和內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相媲美，具有結(jié)束內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)百年統(tǒng)治地位的潛力。

       不過(guò)從企業(yè)的角度而言，情況卻不盡相同，既有對(duì)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(méi)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(chē)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(chē)投入方向上差異的因素，但總體而言，即使對(duì)燃料電池汽車(chē)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(chē)的“兩張臉”

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

         其實(shí)從廣義的分類(lèi)而言，燃料電池汽車(chē)也是電動(dòng)汽車(chē)的一種，在驅(qū)動(dòng)汽車(chē)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(chē)差別都不打，只是其電池的能量是通過(guò)氫氣與氧氣發(fā)生化學(xué)作用，而不是經(jīng)過(guò)燃燒，直接變成電能。

         無(wú)論何種燃料，在燃料電池中是通過(guò)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(chē)輛是無(wú)污染汽車(chē)。更重要的是，相比通過(guò)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(chē)是一種理想的車(chē)輛。

         燃料電池汽車(chē)的氫燃料能通過(guò)幾種途徑得到。有些車(chē)輛直接攜帶著純氫燃料，另外一些車(chē)輛有可能裝有燃料重整器，能將烴類(lèi)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(mǎn)足車(chē)輛使用的要求。

         綜合而言，與傳統(tǒng)汽車(chē)相比，燃料電池汽車(chē)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(lái)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(wú)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(guò)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(duì)安全性要求很高。雖然燃料電池電動(dòng)汽車(chē)近些年來(lái)取得了很大進(jìn)展，但從目前各大汽車(chē)公司推出的制造成本上百萬(wàn)美元的燃料電池概念車(chē)來(lái)看，目前燃料電池的推廣還需要解決以下問(wèn)題：

         首先是續(xù)駛里程過(guò)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(chē)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(chē)的運(yùn)行成本并不令人樂(lè)觀(guān)。

         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(chē)業(yè)界普遍認(rèn)同的一個(gè)觀(guān)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(chē)未來(lái)的發(fā)展方向。但如果將發(fā)展燃料電池汽車(chē)的幾個(gè)制約因素考慮進(jìn)來(lái)，則會(huì)發(fā)現(xiàn)燃料電池汽車(chē)目前和今后一段時(shí)問(wèn)尚不具備商業(yè)化的條件。最樂(lè)觀(guān)的預(yù)測(cè)，以純氫為燃料的燃料電池汽車(chē)的商業(yè)化生產(chǎn)至少還需15年以上的時(shí)問(wèn)，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(chē)“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(chē)，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(lái)超越傳統(tǒng)汽車(chē)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(chē)

       真正的零排放和強(qiáng)于蓄電池的續(xù)航能力，讓汽車(chē)業(yè)界不得不重視燃料電池技術(shù)。而經(jīng)過(guò)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(chē)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(chē)內(nèi)部空間和承載能力的局限，對(duì)車(chē)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(guó)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(guò)技術(shù)開(kāi)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(chē)企業(yè)也在盡力挖掘燃料電池的優(yōu)勢(shì)。據(jù)當(dāng)初的戴姆勒?克萊斯勒公司對(duì)NECAR4型燃料電池轎車(chē)的測(cè)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(chē)輪”的效率為37.7%，遠(yuǎn)高于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)16%～18%和柴油機(jī)汽車(chē)20% ～24%的轉(zhuǎn)換效率。

        若考慮“從礦井到車(chē)輪”的總體效率，據(jù)豐田汽車(chē)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(chē)“油井到車(chē)輪”的總效率為29%，汽油機(jī)混合動(dòng)力汽車(chē)普銳斯的總效率為28%。該項(xiàng)研究指出，燃料電池汽車(chē)的能量轉(zhuǎn)換總效率將來(lái)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(chē)試驗(yàn)運(yùn)行橫穿美國(guó)，從舊金山到華盛頓，行程5220km，平均車(chē)速112km/h， 全程僅發(fā)生過(guò)1次冷卻水管小故障。2004年，通用汽車(chē)公司的燃料電池汽車(chē)縱貫歐洲大陸， 行程9696km。目前，美國(guó)快遞公司已經(jīng)開(kāi)始使用通用汽車(chē)公司的燃料電池汽車(chē)開(kāi)展包裹快遞服務(wù)。

       戴姆勒集團(tuán)燃料電池運(yùn)營(yíng)部門(mén)高級(jí)經(jīng)理Arwed Niestroj也告訴網(wǎng)易汽車(chē)，目前奔馳所有乘用車(chē)和商用車(chē)的氫燃料車(chē)型，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了 450 萬(wàn)公里的道路測(cè)試。正是這樣多車(chē)型、長(zhǎng)里程的運(yùn)營(yíng)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(chē)型。

燃料電池車(chē)何時(shí)能“上路”？

雖然各個(gè)汽車(chē)企業(yè)對(duì)于燃料電池上的進(jìn)入市場(chǎng)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(chē)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(yíng)。

2015年將要上市的B級(jí)燃料電池車(chē)

        具體的價(jià)格雖然尚未明確，但他也透露，奔馳燃料電池車(chē)的價(jià)格會(huì)比柴油混合動(dòng)力車(chē)稍貴，“因?yàn)椴裼蛙?chē)在價(jià)格上就比汽油車(chē)稍微貴一點(diǎn)，混合動(dòng)力的柴油車(chē)可能還要再多加一點(diǎn)錢(qián)。也就是略高于目前混合動(dòng)力車(chē)的一個(gè)水平，燃料電池車(chē)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(shí)，認(rèn)為在 2015 年實(shí)現(xiàn)氫燃料汽車(chē)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(chē)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(gòu)買(mǎi)時(shí)，價(jià)格較高， 約為3000～5000美元/k W。據(jù)2006年11月美國(guó)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(wàn)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(guó)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(lái)說(shuō)，也許可以投入很多，可以造出一輛車(chē)來(lái)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(chē)型，也就是從技術(shù)開(kāi)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(chē)輛空間等等各種要素的，因?yàn)榱慨a(chǎn)車(chē)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(chē)產(chǎn)品本身，固然在動(dòng)力性能、維修、操控等方面，汽車(chē)廠(chǎng)商為這種新產(chǎn)品投入了許多精力，但在更重要的銷(xiāo)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(chē)的關(guān)鍵所在。

        也即是說(shuō)，除了燃料電池汽車(chē)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(chē)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(chē)離大眾仍然很遠(yuǎn)，目前各國(guó)的計(jì)劃，都是由點(diǎn)到線(xiàn)、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(guó)都有試運(yùn)行的氫燃料電池車(chē)，但無(wú)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(chē)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(chē)企業(yè)，甚至汽車(chē)產(chǎn)業(yè)一個(gè)環(huán)節(jié)能解決的問(wèn)題，因此各國(guó)政府在燃料電池汽車(chē)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(guó)政府在對(duì)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(duì)燃料電池汽車(chē)開(kāi)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(chē)達(dá)到 5萬(wàn)輛；2020年達(dá)到500萬(wàn)輛；到 2030年，要全面普及燃料電池汽車(chē)。近期日本又計(jì)劃在 5 年內(nèi)斥資 2090 億日元開(kāi)發(fā)以天然氣為原料的液體合成燃料技術(shù)、車(chē)用電池，以及氫燃料電池科技。

        美國(guó)前總統(tǒng)布什曾把燃料電池電動(dòng)車(chē)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(chē)“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(guó)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(guó)政府正式宣布停止支持燃料電池電動(dòng)車(chē)的研發(fā)。

        不過(guò)美國(guó)政府對(duì)燃料電池技術(shù)的研究面很寬，尤其是對(duì)燃料電池技術(shù)的研究，不僅用于汽車(chē)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(chē)公司、燃料供應(yīng)商、燃料電池開(kāi)發(fā)者和政府機(jī)構(gòu)共同參加，開(kāi)展燃料電池汽車(chē)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(shí)。

        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(zhēng)在2020年前建立一個(gè)燃料電池和氫能源的龐大市場(chǎng)。

        此外為了增強(qiáng)歐盟各國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)力，有效利用各國(guó)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(duì)氫能和燃料電池研發(fā)與推廣的支持主要通過(guò)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(kāi)展了燈塔（ LIGHTHOUSE）公開(kāi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括氫氣車(chē)隊(duì)項(xiàng)目、轎車(chē)零區(qū)（ZERO-REGIO）項(xiàng)目和小型車(chē)輛氫氣鏈（HhCHAIN）項(xiàng)目的公開(kāi)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)這些活動(dòng)進(jìn)行管理、分析，其目的是對(duì)于已經(jīng)完成或新開(kāi)始的與燃料電池汽車(chē)相關(guān)的公開(kāi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。

        值得注意的一點(diǎn)是，一向被認(rèn)為長(zhǎng)于混合動(dòng)力汽車(chē)，并已取得百萬(wàn)輛銷(xiāo)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(zhuān)題采訪(fǎng)中，多個(gè)企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)的人士都對(duì)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(lái)的新能源汽車(chē)格局中，無(wú)論歐洲、美國(guó)還是日本，無(wú)不想借此發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，改變劣勢(shì)，紛紛將燃料電池車(chē)視為改變市場(chǎng)格局的一次機(jī)會(huì)。