燃料电池汽车正在崛起!

1、燃料电池汽车正在崛起！2016-07-14 安信证券韶关分公司丰田引领燃料电池电动车潮流，主流厂商加大投入：14年底丰田发布了量产版的氢燃料电池车Mirai，坚定看好燃料电池成为汽车技术的终极发展路线，并向全球无偿提供5000多项燃料电池相关专利使用权，积极推动燃料电池汽车商业化前进的步伐。    我国在燃料电池车上起步于1999年，已经积累了一定发动机系统、制氢、加注、运输等方面的技术经验。在我国自主品牌中，上汽为先行者，将燃料电池车作为新能源汽车投入计划的中长期重点发展方向。顶层架构先行，政策层面大力推动燃料电池发展：    由于我国的燃料

2、电池汽车发展尚在起步阶段，燃料电池的大规模推广应用需要大金额的基础设施建设、较高的研发投入和较长的产业化周期，中小企业很难进入，这需要大型企业大力投入和政府从顶层架构上给予资金和政策的鼓励。关于这点，中国已经就扶持纯电动汽车行业的发展积累了丰富的经验，同时借鉴发达国家的相应政策，燃料电池的产业化之路将会走得更加顺畅。     在15年国家公布的关于20162020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知，指出20172020年除燃料电池汽车外其他车型补助标准适当退坡，16年6月，发改委和能源局出台能源技术革命创新行动计划（2016-2030年），其中部署了氢能与燃料

3、电池技术创新等15项重点任务，充分彰显了政府对燃料电池支持的决心。产业化瓶颈逐步打破，燃料电池开启商业化之路：            燃料电池经过近些年的快速发展，技术层面的问题已经逐步攻克，制约其大规模商业化应用的因素主要包括成本较高、基础配套设施不完善等。但积极的变化是，随着燃料电池技术的改善升级、加氢站的加紧建设以及新型燃料电池汽车的上市，这些燃料电池汽车面临的发展障碍正逐步克服当中，燃料电池汽车的商业化之路已经具备了开启的条件。 能源变革时代，看好燃料电池车成为未来方向：      &#

4、160;    随着我国日益升高的油气进口依存度和对环保问题的日渐重视，未来新能源汽车将成为汽车行业增长的生力军。燃料电池在续航里程、环保、电池容量、充电时间等方面的优势显著优于锂电池电动汽车。随着燃料电池规模化投入量产，销量的提高和配套设施的逐步健全，成本曲线必然不断下降，当其成本与纯电动相当时，其高效能且真正零污染的优势将会显著优于纯电动汽车，有望成为汽车技术的未来终极方向。 投资建议：燃料电池作为新能源领域冉冉升起的一颗新星，已经开始了产业化之路，随着更大规模的商业化应用，产业链相关标的都将集体受益，建议重点关注：1）天科股份：公司为国内催化剂龙头企业之一，

5、其PSA吸附剂和甲醇重整催化剂产品在工业制氢领域广泛运用，技术和工艺已经较为成熟，随着氢燃料电池的崛起，上游催化剂产品必将需求大增；2）德威新材：公司在主业电线电缆平稳发展的基础上，拟通过产业整合与并购的发展积极发展燃料电池领域，看好公司顺应燃料电池大风将气的趋势实现现有业务的升级。 风险提示：政策支持力度不及预期1.燃料电池冉冉升起的新能源新星1.1燃料电池的发展历程燃料电池是一种将燃料和氧化物化学能转换为电能的发电装置，其基本原理最早于1838年由德国化学家尚班提出，在90年代之后开始迅猛发展，进入21世纪，燃料电池陆续在发电及供热站、便携式电源和交通运输等多个领域得到应用。&#

6、160;1.2.燃料电池的结构特性燃料电池基本构造包括阳极（燃料电极）、阴极（氧电极）和电解质。其中，燃料从电池正阳极进入，在催化剂的作用下，分解为质子和电子。电解质的主要作用是将质子从阳极传输至阴极，而电子则是通过外载回路传输至阴极，并形成电流。在阴极处，氧化剂和质子、电子发生化学反应生成新的化学物质。 1.3. 燃料电池的主要分类燃料电池一般是按电解质将其分为五大类，按其技术开发时间依序是碱性染料电池（Alkaline Fuel Cell, AFC）、磷酸型燃料电池(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC)、熔融碳酸盐型燃料电池(Molten Carbon

7、ate Fuel Cell, MCFC)、固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)和质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)。其中，PEMFC于90年代初在实用方面取得了突破性进展，并成为当今国际上燃料电池发展的热点。PEMFC以氢气或重整气为燃料，空气或氧气为氧化剂，全氟磺酸型固体聚合物为电解质，Pt为催化剂。PEMFC具有室温启动、固态电解质避免了电解质腐蚀或流失、低噪音、寿命长、输出比功率高（高达0.51.5W/cm2）等优点，非常适用于电动汽车和高效便携式电源领域，此外还能广泛应用于航

8、天、军事等特殊领域。按燃料的来源分类，根据燃料电池使用燃料的来源不同，可分为以下三类。直接型燃料电池：是指燃料不经过转化步骤直接参加燃料电池的电极反应，比如氢氧燃料电池，燃料直接使用氢气。间接型燃料电池：是指燃料不直接参加电化学反应，而是要通过重整等方法将燃料转化后再供给燃料电池发电，比如将甲醇重整后富氢的混合气作为燃料电池的燃料，即其燃料不是直接使用氢气，而是通过某种方法把甲烷、甲醇或其他烃类化合物转变成氢或含富氢的混合气后再供给燃料电池。再生型燃料电池：是指将燃料电池反应生成的水经过某种方式（如热和光等）分解成氢和氧，再将氢和氧重新输送给燃料电池进行发电。1.4. 燃料电池产业链在氢燃料电

9、池产业链中，上游是氢气的制取、运输和储藏，在加氢站对氢燃料电池系统进行氢气的加注；中游是电堆等关键零部件的生产，将电堆和配件两大部分进行集成，形成氢燃料电池系统。下游应用主要包括便携应用、固定应用、交通运输三个领域。其中，燃料电池在固定应用领域的出货量自2013年增长迅猛，在交通运输领域的应用占比最少，增速较为平稳，未来随着燃料电池电动汽车数量的增加，其在交通运输领域还有巨大的发展空间。燃料电池的出货量按地区来看，主要集中在亚洲、北美和欧洲。其中，亚洲地区燃料电池的出货量近几年一直保持较高的增长速度，占据全球燃料电池出货量的60%以上，是全球燃料电池的中心，这是由于日韩的燃料电池研发水平处于全

10、球领先地位，尤其是丰田、日产和现代汽车公司，在燃料电池汽车的稳定性、寿命和成本等方面都超过了美国和欧洲。在便携领域，所采用的燃料电池通常为质子交换膜燃料电池，其应用优势在于可以离网运行、比普通电池更耐久、能快速充电（几分钟）、显著减轻（相对于铅蓄电池、镍氢电池和锂电池等）、安全可靠等特点。典型应用案例有:（1）军事应用，如便携式士兵电源，2009年德国公开了由SFC灵巧燃料电池公司研制的JENNY便携燃料电池，与锂离子电池相比，质量降低80%，可满足士兵多天任务的供电需求；（2）个人电子产品，如手机、笔记本电脑，东芝于2006年展示了其研发的由燃料电池提供电能的笔记本电脑，该电脑与东芝生产的锂

11、电池电脑相比，每次连续使用时间超2倍以上。在固定领域，所采用的燃料电池通常为熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物燃料电池和质子交换膜燃料电池，其在该领域商业化应用目前较为成熟，且主要集中在亚洲地区。典型应用案例有：（1）热电联产设备（CHP），指在同一电厂中将供热和发电联合在一起，可以将普通电厂本来废弃的热量加以利用。CHP发电量大小在0.5KW和10KW之间，总效率可达80%95%，在日本和韩国均获得了较大的发展。日本东京燃气等6家能源公司于2009年在全球率先开始销售ENE-FARM，并计划到2015年年销售50000台，而韩国则是主要依靠政府补贴大力推动CHP项目。（2）不间断电源设备（UP

12、S）。基本原理是，当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。如为电信基站、无线电网络、数据系统提供额外离网运行时间。（3）分布式发电，指发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的发电单元，主要是为输电线路无法到达的地区提供电力。相比其它分布式发电技术，燃料电池发电效率较高，发电量较大，并且可以利用多种燃料，如天然气、甲醇、垃圾填埋气等，因此如果能解

13、决成本问题，未来在分布式发电领域将有较大市场份额。2014年8月，英美铂金有限公司（Angle American Platinum Limited）与Ballard在南非启动一项微型燃料电池离网发电项目，利用燃料电池发电系统为偏远地区的用户提供电力，采用Ballard公司的ElectraGen-ME型燃料电池，可提供15KW的电力。在运输领域，叉车是燃料电池在工业应用内最大的部门之一，且所采用的燃料电池大多为质子交换膜燃料电池，相对传统的蓄电池叉车，燃料电池叉车工作效率高、使用成本低、环保性好、补充能量快、节省空间等优点。目前包括联邦快递、西斯科食品等公司都在运营燃料电池车队，据FUEL CE

14、LL20002013年4月报告，仅北美就有3500辆燃料电池叉车投入使用。除此之外，燃料电池在新能源汽车上的应用是目前关注最高的领域，也是未来有望快速增长的领域，典型的燃料电池汽车有丰田的Mirai（2014年发布，标志着燃料电池汽车由示范阶段转向商业化推广）和本田的Clarity（2016年上市）。 1.5. 动力电池领域各技术路线比较动力领域是大家最为关注的电池应用方向之一，目前主要有四种技术路线：锂离子电池、氢燃料电池、超级电容和铝空气电池。其中锂离子电池已经得到了广泛的应用，铝空气电池尚处于实验室阶段。能源补给方面，锂离子电池、超级电容适用于纯电动汽车，但是需要外部充电，而氢

15、燃料电池汽车则需要外部氢气加注，铝空气电池则需要补充铝板和电解液。2. 丰田引领燃料电池电动车潮流，主流厂商加大投入2.1. 丰田Mirai销量大超预期，“未来”已经到来2014年12月，丰田发布当今最具成本优势、性能最先进的Mirai燃料电池电动汽车，售价为723.6万日元(折合人民币约37.8万元，相比于10年前燃料电池100万美元的成本，丰田取得了飞跃性的发展。日本政府补贴后，实际价格520万日元(折合人民币约27万元)，相当于一台丰田皇冠汽车的价格。性能方面，加氢时间仅3分钟，续驶里程483km，0-96km/h加速时间为9s，最低工作温度为-22，与传统汽车相当。丰田Mirai驱动电

16、机位于发动机舱内，发电机最大功率114千瓦，100km/h加速为10秒。燃料电池汽车加注氢气的时间与添加燃油的时间相差无几，丰田Mirai最多可以储存5kg的氢气，加满仅需要3分钟，5kg氢气可以带来650公里的续航里程，这些特性都与内燃机汽车几乎一致。Mirai一经发售后，在日本国内的订单超过3000辆，除投放日本国内市场外，丰田也开始向欧洲和美国出口，在美国接到了约2000辆订单。预计2016年在欧洲市场的销量将达到50-100辆，2017年在美国的销量将达到3000辆以上。目前，丰田Mirai年产量为700辆，难以满足市场需求。丰田计划斥资200亿日元用于提高位于日本爱知县工厂的氢燃料电

17、池和燃料箱产能，并将生产线增加至2条，同时，整车组装工厂也将进行设备升级，以扩大对Mirai燃料电池车的产量，预计到2016年Mirai的产能将提高到2000辆，2017年增至3000辆。 为了推动纯电动汽车的发展，特斯拉曾宣布开放电动车专利。在Mirai上市之后，为了推动燃料电池技术的发展，丰田于2015年1月宣布向全球无偿提供5680项FCV相关专利的使用权，包括燃料电池组的1970项关键技术、290项高压储氢罐专利技术和3350项燃料电池控制系统专利技术。同时，为促进加氢站的尽快普及，丰田还将无限期无偿提供制造、供给氢气的加氢站相关的专利（约70项）使用权。这意味着全球范围内的

18、整车及零部件企业均可免费使用丰田的氢燃料电池技术，降低了企业进入该领域的技术门槛，将加速车企在燃料电池汽车方面的布局，共同推动行业商业化前进的步伐。 除了丰田一直执着于燃料电池的研发生产之外，国际其他整车企业也纷纷布局燃料电池汽车，并且结成了联盟共同发展的合作伙伴关系，形成了通用与本田，丰田与宝马，日产、奔驰以及福特联盟的三足鼎立的关系。 2.2. 本田发布全新燃料电池汽车“Clarity Fuel Cell”本田在2016年3月10日正式宣布，名为“Clarity Fuel Cell”的燃料电池汽车正式开始以租售的形式上市。Clarity Fuel Cell的含税售价为7

19、66万日元，约44.3万元人民币。本田预计在2016年租售约200辆，并回收用户意见及反馈，针对个人用户销售的行为要等到1年多以后再进行。伴随着Clarity Fuel Cell的上市，丰田推出的Mirai将不再独领风骚。在性能参数指标上，Clarity Fuel Cell并不逊于Mirai。Clarity Fuel Cell实现了5座车内布局，达成了更好的实用性和承载能力。搭载的储氢罐容量为141L，填充压力为70兆帕，可使用5.0kg的氢燃料行驶，续航里程达750公里。Clarity Fuel Cell采用本田全新开发的平台，这一新平台预计用于电动车型（EV）及插电混合动力车型（PHEV）

20、等一系列未来的环保车型。采用从车头到车尾的一体化构造，提升了结构的抗冲击性和保护性。2.3. 日产公开新燃料电池系统2016年6月14日，日产汽车公司公开了一种名为“e-Bio Fuel-Cell”的新燃料电池车动力系统。这一系统从生物乙醇中提取氢气，不需要高压储氢罐也不需要使用白金或稀有金属作为触媒。与丰田燃料电池车Mirai和本田燃料电池车Clarity Fuel Cell相比，可以大大降低成本。这也是世界首例将固体氧化物燃料电池（SOFC）应用于汽车。低成本是选择用生物乙醇作为燃料电池车燃料的一大魅力。像丰田的Mirai和本田的Clarity Fuel Cell都采用氢气作为燃料，因此在

21、燃料电池汽车普及的过程中，需要增设加氢站来满足燃料的供给。而日产选择将生物乙醇作为燃料，不需要增设加氢站。由于乙醇已经是一种成熟的汽车燃料，在加油站已有供给，生物乙醇在巴西和北美等地区一直在生产，特别是巴西乙醇生产和利用技术世界首屈一指。未来日产的乙醇燃料电池汽车上市后，可无障碍直接使用。而且生物乙醇浓度只需45%，使用成本有望低于丰田Mirai和本田的Clarity Fuel Cell。丰田和本田的燃料电池汽车都搭载了高压储氢罐，不仅需要耐高压、高安全性，还需要进行轻量化设计，而乙醇燃料电池车只需搭载普通油箱，大大降低了材料成本。 固体氧化物燃料电池需要在700-800的温度条件下

22、比较容易反应，这也是此前一直制约固体氧化物燃料电池发展的一大难题。但据日产研究人员称，固体氧化物燃料电池的材料和缩短工作温度上升时间的技术有望迎来突破，降低工作温度的技术也在研究中。这些都是日产计划2020年量产之前需要攻克的课题。2.4. 现代ix35 FCV世界第一辆量产版氢燃料电池车2013年2月26日，世界上第一辆量产版氢燃料电池车ix35问世，现代成为全球首家量产氢燃料电池汽车的制造商，比大众、丰田等至少提前了2年。2014年4月，现代宣布在韩国本土开售氢燃料电池车，售价高达1.5亿韩元，折合人民币85.5万元。而韩国仅有蔚山拥有一座加氢站。ix35 FCV搭载了一套输出功率100千

23、瓦的燃料电池系统，两个氢燃料存储设备，续航里程达594公里，最大功率134马力、最高时速160公里，可媲美一般准中级汽油车。据统计，100万辆ix35 FCV 可替代1GW级核电站10个，年均减少排放二氧化碳210万吨。与普通燃油车型相比，ix35 FCV另一大优势是在零下20°以下还能正常点火行驶。值得一提的是，核心零部件难以量产一直是制约各大厂商的瓶颈，而现代汽车集团率先攻克这一难题，包括驱动马达、电子功率零部件、锂电池包及燃料电池集成模块等在内的零部件成功实现全球首家量产。 2.5. 通用：联合美国军方TARDEC共同研发氢燃料电池汽车2013年9月，通用汽车与美国军

24、方TARDEC车辆研发工程中心宣布将联合开发氢燃料电池汽车，未来将尝试把氢燃料电池与雪佛兰Colorado皮卡相结合，并进行严格的军方测试。TARDEC中心主管Paul Rogers表示将氢燃料电池与皮卡相结合有不少好处，比如电动机在低速时会产生较高的扭矩，这对于在野外地形行驶非常关键。此外，氢燃料电池还可以用于驱动其它设备，让皮卡变身成为一个能源中心。Paul Rogers还表示氢燃料电池将进一步提升这台优秀皮卡的极限，而他们的工程师以及科学家也对接下来的改造十分期待。此次通用与军方合作，双方能够相互吸取对方的优势和经验，有助于加速通用的燃料电池汽车进程。 2.6. 奔驰量产型氢燃

25、料电池汽车17年亮相2016年梅赛德斯-奔驰官方确认将于2017年推出首款氢燃料电池动力量产车，该款车型的尺寸与奔驰GLC SUV车型相当，续航里程或达300英里(483公里)，或命名为GLC F-Cell。根据奔驰B级氢燃料电池原型车推测，GLC F-Cell的燃料电池组有可能会放置在普通版GLC发动机所处的位置。据了解，充满上述氢燃料电池的储氢罐仅需三分钟，续航里程可达250-300英里(约402-483公里)。2.7. 国内燃料电池开启产业化征程2015年国内新能源汽车行业迎来快速发展，全年新能源汽车的产销量分别达到34万辆和33万辆，分别对应334%和343%的年增长率。其中，纯电动车

26、的占比最大，占据75%的份额，其次是插电式混合动力汽车，占据了剩余的市场份额，而燃料电池汽车的产量仅有10辆，且全部来自于上汽集团。实际上，相比较于其他发达国家，我国在燃料电池上起步并不算晚，已经积累了一定发动机系统、制氢、加注、运输等方面的技术经验。早在1999年清华大学就做出了第一辆染料电池观光车，04年我国自主研发的第一辆燃料电池大巴车从北京凯宾斯基饭店开至人民大会堂，08年奥运会期间上海大众推出了3辆燃料电池大巴和20辆燃料电池轿车，10年上海世博会推出了196辆燃料电池汽车。前几年国内车企在氢燃料电池汽车方面研究进展比较明显，但是近几年来步伐放缓。在我国自主品牌中，上汽一直在积极推动

27、燃料电池汽车的发展，早在05年起就开始了新能源汽车的投入计划，09年制定规划了纯电动、混动和燃料电池三大能源系统，短期内计划发展混合动力汽车和纯电动汽车，中长期重点打造燃料电池汽车。 在2015年4月20日的北京车展现场，上汽公布了荣威950Fuel Cell插电式燃料电池车型。新车采用动力蓄电池+燃料电池系统为动力源，并配备可插电系统，匀速续航能力可达到400公里以上。荣威950Fuel Cell插电式燃料电池汽车是上汽自主开发出的国内第四代采用荣威950车型平台、集成中等容量动力蓄电池和小型加压燃料电池系统并配备可插电技术的燃料电池电动轿车。整车行驶过程以燃料电池为主, 排放物为

28、水，加以利用蓄电池能量。系统还配备了On-board蓄电池充电器，可以利用市网给动力蓄电池充电。新车对整车系统架构及关键零部件（电堆、电池、PCU等）进行了优化，使得新车拥有足够的空间布置两个700bar氢瓶，同时提高了系统效率并降低了氢气损耗，加氢只需要3-5分钟。同时，系统优化了控制策略，在系统增湿、温控、流量匹配、加减载控制上都有了长足的改进，可以在零下20环境下启动。 为确保车辆的续航里程，氢系统在整车上布置了两个70MPa氢瓶，使储氢量达到4.34kg，整车续驶里程可超过400km，最高时速达160km/h。为确保氢系统能够满足车辆的各种环境和路况运行，氢系统优化了安装和固

29、定结构，优化管路走向和调整系统架构，完成了各种可靠和耐久试验，确保整车氢系统安全。根据氢瓶数量的增加和整车氢安全的需求，优化了氢管理策略。 3. 顶层架构先行，政策层面大力推动燃料电池发展由于我国的燃料电池汽车发展尚在起步阶段，燃料电池的大规模推广应用需要大金额的基础设施建设、较高的研发投入和较长的产业化周期，中小企业很难进入，这需要大型企业大力投入，提前布局，做好长期的技术储备和人才积累，同时需要政府从顶层架构上给予资金和政策的鼓励。关于这点，中国已经就扶持纯电动汽车行业的发展积累了丰富的经验，同时借鉴发达国家的相应政策，相信燃料电池的产业化之路将走的更加顺畅。3.1. 美国新能源

30、交通领域的领先者1992年，美国联邦政府在新能源领域颁布了综合性能源法案。从2000年起，相继出台了各种能源研究报告和政策报告，在氢能源燃料电池领域，逐步从初期提升其战略地位发展到作为最重要的能源发展方向。美国政府对燃料电池技术的研究面很宽，不仅应用于汽车领域，还拓展到固定电站等其他应用领域。美国政府除了通过颁布政策法规，向研究燃料电池技术的科研机构和企业提供资金支持，还通过向消费者提供经济补贴和税收减免，间接促进企业加大开发力度，推动燃料电池的产业化和商业化进程。除了联邦政府外，各州政府也积极出台相应的激励政策和税收优惠政策，并开展大规模的示范运动。如佛罗里达州能源法规定：在营业税方面，从2

31、006年7月1日-2010年6月30日，氢动力车及其所用材料、加氢站建设的年度税收上限为200万美元。在企业所得税抵免方面，从2007年1月1日-2010年12月31日，企业所得税或专利税可抵免的数额可计算成本。加利福尼亚州于1999年成立加州燃料电池合作组织，由汽车公司、燃料供应商、燃料电池开发者和政府机构共同参加，开展燃料电池汽车和代用燃料基础设施示范运行。 美国和加拿大是燃料电池研发和示范的主要区域，在美国能源部（DOE）、交通部（DOT）和环保局（EPA）等政府部门的支持下，燃料电池技术取得了很大的进步，通用汽车、福特汽车、丰田、戴姆勒奔驰、日产、现代等整车企业均在美国加州参

32、加燃料电池汽车的技术示范运行，并培育了美国的UTC（联合技术公司）、加拿大的巴拉德（Ballad）等国际知名的燃料电池研发和制造企业美国通用汽车公司2007 年秋季启动的Project Driveway 计划，将100 辆雪佛兰Equinox 燃料电池汽车投放到消费者手中，2009 年总行驶里程达到了160万km。同年，通用汽车宣布开发全新的一代氢燃料电池系统，新系统与雪佛兰Equinox 燃料电池车上的燃料电池系统相比，新一代氢燃料电池体积缩小了一半，质量减轻了100 kg，铂金用量仅为原来的1/3。通用汽车新一代燃料电池汽车的铂金用量已经下降到30 g，按照目前国际市场价格，铂金为3004

33、00 元/g，100 kW燃料电池的铂金成本约为1 万元人民币，燃料电池的成本大幅度下降。预计到2017 年，100 kW燃料电池发动机的铂金用量将下降到1015 g，达到传统汽油机三效催化器的铂金用量水平。 3.2. 日本推行能源新阳光计划日本经济产业省从1993年开始实施氢利用清洁能源计划，日本通产省与1993年启动We-Net项目。同时，日本政府也出台了一系列法律法规和政策，为新能源开发和利用提供支撑，主要有：1974年颁布新能源开发法、1978年颁布节能技术开发计划、1989年颁布环境保护技术开发法、1994年制定新能源引进大纲，1997年实施关于新能源利用等的促进特别实施法

34、以及与之配套的关于新能源利用等的促进基本方针，2003年实施的新能源法等。与燃料电池汽车相关的有道路运输车辆法、高压煤气安全保障法、煤气事业法等。除此之外，日本各县市也都制定了一系列推进政策以促进燃料电池的发展。2014年日本政府发布了氢能源白皮书，从国家层面积极推动燃料电池的推广应用，包括在2015年围绕四大商圈建设100座氢能源补给站、2020年前后实现氢能源汽车燃料耗费价格与混合动力汽车基本齐平等。 3.3. 框架计划推动欧盟各国氢能和燃料电池的研发为了增强欧盟各国的竞争力，有效利用各国的人力物力资源，欧盟制定了一些统一的研究计划。欧盟对氢能和燃料电池研发与推广的支持主要通过框

35、架计划（FP）进行。在第6框架计划（2002-2006）（FP6）的175亿欧元资助资金中，有1亿欧元用于涉及氢能制造、氢能贮藏、氢能安全及其标准制订、氢能运输、氢能的最终应用、高温燃料电池、固体氧化物燃料电池、便携式燃料电池以及其他通用技术研发等30个项目。第7框架计划（2007-2012）（FP7），目的是突破燃料电池和氢能发展的一些关键性技术难点，已开展了灯塔（LightHouse）公开实验项目，包括氢气车队项目、轿车零区（Zero-Regio）项目和小型车辆氢气链（HhChain）项目的公开实验，并对这些活动进行管理、分析，其目的是对于已经完成或新开始的与燃料电池汽车相关的公开实验项目

36、进行评价。CUTE及生态城市运输系统（ECTS）是欧洲正在进行的两大燃料电池公共汽车示范验证项目。其中CUTE项目的目的是在欧洲不同的城市验证燃料电池公共汽车的可行性，包括加氢站技术。 在CUTE及欧盟其他相关项目支持下，阿姆斯特丹、巴塞罗那、汉堡、伦敦、卢森堡、马德里、波尔图、斯德哥尔摩、斯图加特、冰岛（欧盟ECTS项目）以及澳大利亚柏斯（澳大利亚STEP项目）等城市开展燃料电池公共汽车示范运行，自2001年11月启动开始，积累了大量实际运行经验，同时在公众中普及了燃料电池和清洁交通知识，提高了公众对燃料电池汽车和氢能基础设施的认知和接受程度。 2014年7月欧盟宣布启动

37、第二期燃料电池与氢能联合技术计划（2014-2020），总预算13.3亿欧元。 德国预计到2015年将有5000辆燃料电池汽车，并计划在2015年配套建立50个加氢站，在2025年达到1000座。 3.4. 过去一年国内政府出台多条政策助推燃料电池汽车起航实际上，早在2001年我国政府就推出了“三纵三横”的新能源汽车发展规划，燃料电池就属于“三纵”之一。2015年1月28日，经国务院批准，财政部、国家税务总局自2015年2月1日起对无汞原电池、金属氢化物镍蓄电池、锂原电池、锂离子蓄电池、太阳能电池、燃料电池和全钒液流电池免征消费税。 2015年4月29日，财政部、科技部、工

38、业和信息化部和发展改革委联合公布关于20162020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知，通知指出，20172020年除燃料电池汽车外其他车型补助标准适当退坡，这代表了政府对燃料电池汽车的扶持力度。 2015年5月19日，国务院印发中国制造2025，部署全面推进实施制造强国战略。中国制造2025提出的“节能与新能源汽车”作为重点发展领域，明确了继续支持电动汽车、燃料电池汽车发展，掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术等的发展战略。推动节能与新能源汽车产业发展的路径方面，主要涉及对关键核心技术和零部件研发和产业化支持；产业共性技术平台的搭建；标准法规体系的完善；政策保障体系优化；加国

39、际合作和国际化布局这五点。对燃料电池汽车的发展战略，提出三个发展阶段：第一是在关键材料零部件方面逐步实现国产化；第二是燃料电池和电堆整车性能逐步提升；第三方面是要实现燃料电池汽车的运行规模进一步扩大，达到1000辆的运行规模，到2025年，制氢、加氢等配套基础设施基本完善。 2016年6月1日，国家发改委与国家能源局出台能源技术革命创新行动计划（2016-2030年），其中部署了氢能与燃料电池技术创新等15项重点任务。包括到2020年，建立健全氢能及燃料电池规模化应用的设计、工艺、检测平台。基本掌握高效氢气制备、纯化、储运和加氢站等关键技术，以及低成本长寿命电催化剂技术、聚合物电解质

40、膜技术、低铂载量多孔电极与膜电极技术、高一致性电堆及系统集成技术，突破关键材料、核心部件、系统集成、过程控制等关键技术，实现氢能及燃料电池技术在动力电源、增程电源、移动电源、分布式电站、加氢站等领域的示范运行或规模化推广应用。其中，PEMFC电源系统实现额定输出功率 50100kW、系统比功率300Wh/kg、电堆比功率 3000W/L 以上、使用寿命 5000hr 以上；MFC 电源系统实现额定输出功率 510kW、系统比能量345Wh/kg、使用寿命3000hr 以上;开发出接近质子膜燃料电池操作温度、储氢容量高于5wt%的储氢材料或技术，及长距离、大规模氢的储存及运输技术。到2030年，

41、实现大规模氢的制取、存储、运输、应用一体化，实现加氢站现场储氢、制氢模式的标准化和推广应用；完全掌握燃料电池核心关键技术，建立完备的燃料电池材料、部件、系统的制备与生产产业链，实现燃料电池和氢能的大规模推广应用。其中，PEMFC 分布式发电系统使用寿命达到 10000hr 以上、SOFC 分布式发电系统使用寿命达到 40000hr 以上、MeAFC 分布式发电系统使用寿命达到 10000hr 以上。到2050年，实现氢能和燃料电池的普及应用，实现氢能制取利用新探索的突破性进展。 4. 产业化瓶颈逐步打破，燃料电池开启商业化之路燃料电池经过近些年的快速发展，技术层面的问题已经逐步攻克，

42、制约其大规模商业化应用的因素主要包括成本较高、基础配套设施不完善等。但积极的变化是，随着燃料电池技术的改善升级、加氢站的加紧建设以及新型燃料电池汽车的上市，这些传统意义上燃料电池汽车面临的问题正逐步解决当中，燃料电池汽车已经开启了商业化之路。2015年，全球燃料电池汽车的销售量不足2000辆，市场总体规模较小。据日本调查公司富士经济预测，2030年燃料电池汽车的全球市场规模将超过198万辆，总金额将达4.75万亿日元，市场潜力巨大。 4.1. 成本问题是制约燃料电池汽车发展的主要原因从全球的角度来看，氢燃料电池的关键技术基本攻克，目前的主要任务是降低成本。当前主要从材料和规模化生产两

43、个角度来降低成本。燃料电池系统的核心关键燃料电池、空气供给系统以及冷却系统成本占比最大，分别为61%、15%、7%。而燃料电池中电极催化剂是主要的成本来源，因此降低其成本是目前质子交换膜燃料电池降低成本的主要方式。 对于质子交换膜燃料电池来说，贵金属铂是目前阴极和阳极反应的最有效催化剂，因此降低PEMFC成本的主要方法是减少电极的载铂量，以丰田Mirai为例，目前在铂金材料上面的使用量已经是设计之初所需用量的1/3。 规模化方面，随着一系列关键技术和材料的研发，成本已经大幅度下降，大规模商业化的条件基本成熟。根据美国能源部的估算，基于2013年的技术水平，在年产50万套的规

44、模下，车用燃料电池系统的成本已经从2006年的124美元/KW，下降至2015年的53美元/KW，最终的目标是下降到30美元/KW。根据日本富士经济调查公司在2015年燃料电池相关技术及市场展望中预测，到2030年燃料电池汽车全球市场规模将超过198万-199万辆，总金额将达4.75万亿日元（约2400亿元人民币），如果再加上家庭、企事业单位用燃料电池系统，全球市场规模将达6.49万亿日元（约3300亿元人民币）。4.2. 氢气的制取和运输技术已经较为成熟目前，氢气的制取和运输技术已较为成熟。电解水、天然气、甲醇等燃料是工业制氢的常用方法。日本前期发布的液化氢价格为1000日元/kg，按照丰田

45、Mirai氢气罐容积5kg、续航里程650km来计算，平均每公里成本不足0.5元，而汽油车的每公里花费约0.7-0.8元，可见燃料电池汽车的日常加氢成本低于加油成本，未来随着氢气制取成本的进一步降低，燃料电池汽车的应用前景被更加看好。4.3. 燃料电池汽车配套设施日趋完善有利于FCV普及如同充电桩决定了纯电动汽车的适用范围，加氢站的数量是关乎燃料电池汽车使用便利性的重要因素，随着燃料电池汽车的不断推广和使用，政府和各大汽车企业联合投资建设加氢站，目前全球加氢站的数量已经显著增加，未来数量还将继续提升。为了推进燃料电池的推广应用，世界各国纷纷制定了各自的加氢站建设规划。日本目前在名古屋、东京、大

46、阪和福冈四个城市之间拟建造100座加氢站，日本政府针对在2020年前后加氢站建设成本降低到一半左右，日本经济产业省还对加氢站补贴约2/3的建设费用。东京都政府还计划提供流动加氢罐车，定时定点提供加氢服务。在2025年前扩大到1000个加氢站；到2030年计划建成覆盖全国的加氢站，数量达到5000个，燃料电池电动汽车的比例超过10%，同时日本经产省通过发布氢燃料电池车普及策略、修正高压气体保安法等措施为日本的燃料电池电动汽车及加氢站的规划打下政策基础。韩国到2015年已经建设了13座加氢站，预计到2020年建设168座加氢站，沿韩国高速公路建设成氢高速公路。美国计划于2017 年建成至少84座加

47、氢站，达到单站日产500公斤以上的氢气产量。4.4. 安全性问题已有保障相对于习惯开燃油汽车的用户来说，燃料电池中使用的氢气是否绝对安全是很重要的问题。氢气本身并不是危险品，但是如果空气中混入氢气的体积达到总体积的474.2,点燃时就会发生爆炸。另外，由于氢气体积能量比较低和质量能量比较高的物理特性，为达到运输氢气的经济性，需要将氢气进行加压化处理。以丰田Mirai为例，其储氢罐中氢气储存在70MPa的高压状态下，约等于700个大气压。同时，储氢罐采用三层碳纤维强化塑料结构，重量很轻，耐高压，在遭受剧烈撞击的情况下依然能保证储气罐的密闭性，防止氢气逸散到空气当中。在极端情况下利用氢气比空气轻的

48、特性，使氢气通过顶部的可溶栓逸散出去，防止其爆炸，从而保证安全。并且，对储氢罐增加了感应装置，如果探测到泄露，会第一时间切断线路保证安全。5. 能源变革时代，看好燃料电池车成为未来方向5.1. 新能源汽车登上舞台，成为推动汽车产业增长的主要动力近年来，受益于政府政策的大力支持，我国新能源汽车迎来快速增长期。早在2011年，我国新能源汽车的年销售量不足1万辆，而最近两年，新能源汽车的产销量进入爆发式增长期，年增长率在300%以上，一举实现了在节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020）中制定的2015年纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量达到50万辆的目标。2016年，新能源汽车势头不

49、减。5月份，我国汽车产销量分别为206.5万辆和209.2万辆，同比分别增长5%和9.8%，其中贡献最大的当属新能源汽车。5月新能源汽车生产3.7万辆，销售3.5万辆，同比分别增长131.3%和128.0%。未来新能源汽车将成为汽车行业增长的生力军。5.2. 燃料电池与锂离子电池对比新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。按照汽车动力源的不同，主要分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。纯电动汽车通常采用锂离子电池作为动力来源，燃料电池汽车则采用氢燃料电池。锂离子电池依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，氢燃料电池利用氢氧化学反应产生电能，二者都是对环境污染极小的电池。 新能源汽车主要包括纯电动汽车和燃料电池汽车两大阵营，特斯拉作为纯电动汽车的代表，与作为燃料电池汽车代表的丰田Mirai之间的比较，既是两款新能源汽车的对比，也是锂电池与氢能源的较量。 从各项性能的对比中可以看出，燃料电池与锂离子电池对环境污染很小，而制约燃料电池发展的是目前高昂的成本