插电式氢燃料电池汽车研究现状及未来发展概述

1、    插电式氢燃料电池汽车研究现状及未来发展概述    郭凯摘 要：作为新能源电池汽车的研究方向之一，插电式氢燃料电池汽车技术已经引起世界各国的广泛关注。随着国家政策的推动，尽管面临一系列制约条件，插电式氢燃料电池汽车仍然得到长足发展。文章主要对当前插电式氢燃料电池汽车的研究现状进行了分析，提出制约其发展的影响因素及相应建议，并对未来插电式氢燃料电池汽车的发展做出预测。关键词：插电式氢燃料电池;汽车;研究现状;发展预测：tm911.42  ：a  ：1671-7988（2020）16-06-03abstract： as one of

2、 the research directions of new energy battery vehicles， plug-in hydrogen fuel cell vehicle technology has attracted widespread attention from countries around the world. with the promotion of national policies， despite facing a series of constraints， plug-in hydrogen fuel cell vehicles have still m

3、ade considerable progress. this article mainly analyzes the current research status of plug-in hydrogen fuel cell vehicles， puts forward influencing factors and corresponding suggestions to restrict its development， and makes predictions on the future development of plug-in hydrogen fuel cell vehicl

4、es.keywords： plug-in hydrogen fuel cell; automobile; research status; development forecastclc no.： tm911.42  document code： a  article id： 1671-7988（2020）16-06-03前言随着我国汽车生产量持续增长，对能源的巨大需求和大气污染的治理形成巨大挑战。面对这样的处境，插电式氢燃料电池汽车出现在人们的视野，以其零排放、零污染等特征得到了广泛关注，吸引了大批研究者的兴趣。1 国内外插电式氢燃料电池汽车的发展现状1.1 国外插电式氢

5、燃料电池汽车的研究现状梅赛德斯奔驰的插电式氢燃料电池车glc f-cell，已经具备量产的可行性1。这款车除了加氢发电外，还可以直接插电给电池充电，成为世界上首款采用插电式燃料电池技术的混动车型。整个动力系统具有hybrid、f-cell、battery及charge四种模式。在hybrid模式下，系统将同时从氢燃料电池系统与锂电池获取电能，如图1。在f-cell模式下，系统只会消耗氢来提供电动机所需的电力，如图2。battey模式代表glc f-cell化身为一般纯电动车，如图3。现代旗下 genesis品牌也推出了一款概念suv车型 gv802。厂商表示：该车采用了最新的插电式氢燃料电池技

6、术，兼顾了环保与性能表现。但是现代并没有深入讲解gv80的细节，当前它还停留在概念阶段，无法保证它会很快投入生产。1.2 国内插电式氢燃料电池汽车的发展现状2014年，上汽乘用车发布了一款插电式氢燃料电池轿车荣威950 fuelcell3。该车搭载有两个氢气瓶，储量达4.34公斤，车辆最大续航里程为400公里。2019年，长安新能源cs75插电式氢燃料电池车正式亮相4。该车续航里程可达510km，其中氢燃料模式下续航450km，纯电模式下续航60km。另外，该车只需五分钟即可将氢充至700bar。2 制约插电式氢燃料电池汽车发展的影响因素2.1 燃料電池寿命短、成本高氢燃料电池车使用寿命短是因

7、为使用的催化剂寿命短，电池内电极容易“中毒”而使其寿命大打折扣。此外，车辆复杂的工况运行也是导致燃料电池寿命较低的原因之一。在我国，制氢的主要方法有四种：煤转化制氢、天然气蒸汽转化制氢、甲醇或氨裂解制氢、水电解制氢5，各制氢方法成本如表1所示。从表中可以看出，不管哪种制氢方法，都有着高昂的成本。2.2 氢气加注站网点少、配套服务建设滞后根据h2数据库的统计，2019年全球新增了83个加氢站，总数达到了432个6。图4展示了2014-2019年全球加氢站数量变化情况。从图中可以看出，虽然全球加氢站数量逐年增加，但是对比全球汽车保有量来说，还远远不能满足当下市场需求。图5展

8、示了我国各省市加氢站的分布情况。从图中可以看出，我国的加氢站主要分布在东南地区及沿海发达城市，而在其他欠发达地区，加氢站的数量远不能满足市场需要，这很大程度上制约了插电式氢燃料电池汽车的发展5。2.3 严苛的制取、储存条件高纯度氢气的制取过程不仅复杂，且必须消耗大量的能量。为了保证燃料电池汽车的续航里程，必须采用高压容器对密度较小的氢气进行压缩储存，使得氢气罐制造成本大大提高7。据相关数据统计，如图6所示，2012-2018年，我国氢气产量虽然呈逐年递增趋势，但增速较慢，离氢能源的广泛普及还有很长的路要走。2.4 安全性存疑氢燃料电池汽车要想实现量产化、商业化甚至完全替代燃油车，消费者的认可度

9、将是最直接的决定性因素。目前，消费者对氢燃料电池汽车的认可度偏低，主要是对氢燃料电池汽车的安全性存在疑虑。并且，产业总体上对燃料电池汽车安全性认识不足，燃料电池汽车设计及应用中的安全性要求积累不够。工业和信息化部已经编制了氢燃料电池汽车安全指南（2019）9，系统地梳理了燃料电池汽车、关键部件及系统的设计、使用等各个环节的安全风险及其防范措施，极大提高了燃料电池汽车全生命周期安全性水平。3 插电式氢燃料电池汽车的未来发展由于当前世界每年的能源消耗巨大，终将面临能源枯竭的危机，世界各国都在快速推进氢燃料电池汽车的发展，并且都带着政策属性，志在必得。图7展示了到本世纪中叶我国氢能的需求量预测情况。

10、从图中可以看出，预计到2050年氢能在我国能源体系中的占比将达到10%左右。与此同时，中国氢能源及燃料电池产业白皮书指出届时加氢站网络将构建完成，氢燃料电池汽车的产量将达到520万辆/年，燃料电池车辆保有量达到1000万辆8。因此我们可以大胆的预测，插电式氢燃料汽车的发展是大势所趋，是历史发展的必然结果，相信在经过不断的改进和创新，插电式氢燃料电池汽车必将得到广大消费者的认可和青睐，甚至可能完全替代传统的燃油车，成为行业主流。4 结论虽然现在大部分插电式氢燃料汽车依然处在概念设计阶段，离最终的量产化还有一定距离，但是凭借其独有的环保节能优势，随着技术的不断成熟、国家政策的不断推动、消费者认可度

11、的不断提升，插电式氢燃料电池汽车完全有可能取代传统汽车成为行业主流。参考文献1 姜澈.燃料电池加身，奔驰glc f-cell国内首发eb/ol. （2019- 06-11）2020-03-19.https：/ news/ 201906/ 937467.html.2 制造加工.现代展示genesis gv80插电式氢燃料豪华suv概念车型eb/ol.（2017-04-17）2020-04-07. http：/ newsinfo. asp？id=1527447.3 电动汽车时代网.首发：荣威950 fuel celleb/ol. （ 2014-04-20） 2020-04-09. https：/

12、/news/show-1397963582. html.4 石瑞，赵月.续航里程超500km长安cs75氢燃料电池车亮相eb/ ol.（ 2019-08-27）2020-04-10. http：/www. 20190827/404006.shtml.5 刘海利.氢燃料电池汽车加氢站的现状与前景j.石油庫与加油站， 2019，28（3）：21-24.6 中国储能网新闻中心.2019年全球加氢站新增83座，累计432座eb/ol.（ 2020-02-24）2020-04-15.http：/ /show-812980.html.7 hao h，mu z，liu z，etc.abating transport ghg emissions by hydro -gen fuel cell vehic