燃料电池行业发展环境分析

燃料电池行业发展环境分析第一节宏观经济环境分析一、宏观经济运行（一）国民经济总体回升向好全年国内生产总值335353亿元，按可比价格计算，比上年增长8.7%，增速比上年回落0.9个百分点。分季度看，一季度增长6.2%，二季度增长7.9%，三季度增长9.1%，四季度增长10.7%。分产业看，第一产业增加值35477亿元，增长4.2%；第二产业增加值156958亿元，增长9.5%；第三产业增加值142918亿元，增长8.9%。第一产业增加值占国内生产总值的比重为10.6%，比上年下降0.1个百分点；第二产业增加值比重为46.8%，下降0.7个百分点；第三产业增加值比重为42.6%，上升0.8个百分点。从图3看，经济增速呈现明显的“V型”，在国家大规模经济刺激政策下，我国经济实现V型反弹。数据来源：国家统计局2005年以来我国年度GDP及其增长数据来源：国家统计局2006年以来我国GDP季度增长情况同时，经济增长的动力也逐步趋向平衡：由政府财政刺激政策主导的投资增长在下半年开始逐步向房地产投资和私人部门投资需求过渡；出口在4季度也出现了明显的恢复；全年的消费增长则稳定在较高水平。其中，从12月的数据看，“三驾马车”驱动力也趋于平衡：当月城镇固定资产增速回落至24.1%，而出口和社会消费品零售增速则分别回升至17.7%和17.5%。考虑到世界经济见底反弹，2010年初在出口稳步复苏带动下，外需对经济的贡献将会由负转正，内外需对经济的贡献会更加平衡；而投资方面，房地产投资增速有望继续走高，政府投资比例会有所下降，政府投资和民间投资也将会更加平衡。因此，预计2010年“三驾马车”对经济的拉动和贡献将更趋平衡，也更具备可持续性。但在经济快速复苏的背景下，通货膨胀和资产价格泡沫风险开始显现，产能过剩问题依然严峻，同时，货币、财政政策调整、退出可能性增大，这是2010年经济增长面临的主要风险。三大需求对GDP增长的贡献最终消费对GDP的贡献率（%）52.5最终消费对GDP的拉动（百分点）4.6资本形成对GDP的贡献率（%）92.3资本形成对GDP的拉动（百分点）8.0净出口对GDP的贡献率（%）-44.8净出口对GDP的拉动（百分点）-3.9生产法GDP不变价增长速度（%）8.7数据来源：国家统计局（二）固定资产投资持续增长，年末显着放缓，城镇固定资产投资194139亿元，增长30.5%，加快4.4个百分点，比1-11月的32.1%显着放缓，而12月单月城镇固定资产投资增速已经回落至24.1%，由于政策重点指向了调结构，固定资产投资开始放缓。同时，由于政策调控预期和年末的信贷收紧，房地产投资增速在四季度也有所回落。2007年以来城镇固定资产投资累计增速情况分产业来看，第一产业投资增长49.9%，第二产业投资增长26.8%，第三产业投资增长33.0%，第一产业投资增长明显高于第二和第三产业。从全年来看，第一产业固定资产投资增速下降幅度比较大，但在2010年1季度这种情况会随着政府对强农惠农体制的建设和农业投入力度的加大而有所改观；第二产业固定资产投资增速开始呈现出回升态势，随着经济持续恢复和企业盈利能力的提高，投资意愿进一步增强，今年会继续增长；第三产业在三季度前呈现出较快增长，而在四季度有所回落，随着产业结构的调整，第三产业固定资产投资增速有望保持在较高水平。2003年以来分产业固定资产投资累计增速情况伴随着工业企业利润的好转和企业家信心的提高，企业投资意愿进一步增强，并且积极财政政策进一步延续，因此我们认为2010年投资仍将保持较快增长，但由于政策逐步回归正常以及基数效应，投资增速较09年会略有回落，投资结构上也随政策着力点的变化而有所调整。（三）工业生产逐渐加快，规模以上工业增加值比上年增长11%，增速比上年回落1.9个百分点。其中，规模以上工业增加值一季度增长5.1%，二季度增长9.1%，三季度增长12.4%，四季度增长18%。分轻重工业看，重工业增长11.5%，轻工业增长9.7%。分地区看，东、中、西部地区分别增长9.7%、12.1%和15.5%。2006年以来工业增加值增速情况规模以上工业增加值年内呈现加速增长的态势，11月、12月单月增速分别达19.2%和18.5%，已经处于历史较高水平。这与PMI处于56.6的景气高点相符合，也预示着2010年一季度工业增速仍将在去年低基数的基础上保持高位。四季度重工业增速超过20%，进一步拉大与轻工业增速的差距，我们认为这一方面由于去年同期重工业受危机影响较大，基数较低；另一方面则受到进口、出口在四季度大幅回暖和消费持续旺盛的带动。综合全年来看，前三季度是投资和消费带动工业走出低迷，四季度则是出口和消费拉动工业强劲增长。2008年以来工业增加值增速与PMI对比情况（四）消费保持平稳增长全年社会消费品零售总额125343亿元，比上年增长15.5%；扣除价格因素，实际增长16.9%，比2008年加快2.1个百分点。其中，受到汽车补贴等促消费政策和房地产市场火爆销售的影响，汽车、家具、建材消费最为强劲，同比增长达32.3%，35.5%，26.6%，远超平均水平，表明消费结构升级提速。2007年以来国内名义消费增速情况，居民收入实现稳定增长，有利于消费的稳定增长。全年城镇居民家庭人均总收入18858元，其中城镇居民人均可支配收入17175元，比上年增长8.8%，扣除价格因素，实际增长9.8%。农村居民人均纯收入5153元，比上年增长8.2%，扣除价格因素，实际增长8.5%。2003年以来国内居民收入情况鉴于2010年进一步推进的消费刺激政策和进一步深化的分配制度改革，可以预期，旺盛的消费仍将在2010年延续和提升，对经济增长的拉动贡献增加。（五）进出口总额全年下降，自11月份由降转升我国对外贸易累计进出口总值为22072.7亿美元，比2008年（下同）下降13.9%，略高于2007年的贸易总值。其中出口12016.7亿美元，下降16%；进口10056亿美元，下降11.2%。全年贸易顺差1960.7亿美元，减少34.2%。数据来源：国家统计局2005-2009货物进出口总额11月份进出口总额同比涨幅由负转正，当月增长9.8%，12月份外贸进出口呈现恢复性强劲反弹，进出口总值2430.2亿美元，同比增长32.7%，环比增长16.7%；其中出口1307.3亿美元，为历史上月度出口值的第四高位，同比增长17.7%，环比增长15%；进口1122.9亿美元，创造了月度进口值的历史新高，同比增长55.9%，环比增长18.8%。当月贸易顺差184.4亿美元，同比减少52.8%。我国进出口月度增速情况12月份中国出口增速远超市场预期，反映境外市场正在快速回升，也反映了中国的主要出口伙伴美国和欧盟等经济体也正在经历快速的回升，印证了此前美国失业率的小幅回落可能将会是一个趋势性回落。经济形势的这种变化将会增加物价上升的压力，由此各国政策退出的时点可能会提前。但美国等经济体失业率仍处于高位，随着中国出口增速的快速回升，贸易摩擦将进一步加剧，这也会对中国出口形成抑制。与出口的变化相似，中国进口增速也远超市场预期，显示中国国内需求持续强劲，我们认为中国扩张性的政策效果仍将延续，随着出口的转好，扩内需的政策需求将有所减弱，国内政策收缩力度将有所增强。（六）居民消费价格和生产价格全年下降，年底出现上升居民消费价格比上年下降0.7%。其中，城市下降0.9%，农村下降0.3%。分类别看，八大类商品价格四涨四落：烟酒及用品上涨1.5%，医疗保健和个人用品上涨1.2%，食品上涨0.7%，家庭设备用品及维修服务上涨0.2%；居住下降3.6%，交通和通信下降2.4%，衣着下降2.0%，娱乐教育文化用品及服务下降0.7%。居民消费价格11月份同比涨幅由负转正，当月上涨0.6%，12月份上涨1.9%。全年工业品出厂价格下降5.4%，12月份由负转正，当月上涨1.7%。全年原材料、燃料、动力购进价格下降7.9%；商品零售价格下降1.2%。数据来源：国家统计局2006年以来我国CPI、PPI走势情况二、金融运行及财政和货币政策（一）金融运行货币供应方面，12月末广义货币（M2）余额60.6万亿元，比上年末增长27.7%，增幅同比加快9.9个百分点；狭义货币（M1）22.0万亿元，增长32.4%，加快23.3个百分点；市场货币流通量（M0）38246亿元，增长11.8%，回落0.9个百分点。信贷方面，金融机构本外币新增贷款9.4万亿元，同比增长96%。其中，中长期贷款累计新增7.1万亿元，约占全年新增贷款的76%。从新增贷款的流向看，排名前三位的是基础设施建设、房地产及工业行业。基础设施主要行业本外币中长期贷款累计新增2.5万亿元；而房地产开发贷款累计新增5764亿元，个人消费性住房贷款累计新增1.4万亿元，这两项贷款占比超过全年金融机构本外币新增贷款的21%；另外，工业中长期贷款新增1万亿元。月度信贷投放规模人民币汇率方面，我国的人民币汇率政策是：继续完善人民币汇率形成机制改革，进一步发挥市场供求在汇率形成中的基础性作用，保持人民币汇率在合理均衡水平上的基本稳定。由于人民币汇率的变动，对我国经济的多方面将产生不同的影响，其变动也受到多种因素的制约，所以人民币汇率政策以保持稳定为主。10月以来，外界对于人民币升值压力显着加大，不仅来自于发达国家，也来自于国际组织和发展中国家。发展中国家的呼吁无疑加大了人民币升值压力，以海外人民币NDF市场为例，目前蕴含的人民币未来12个月升值预期已上升至3.5%。预计明年1季度中国出口同比增长明显复苏之际，人民币将恢复升值。（二）未来政策趋于收紧从目前财政政策出台的形势看，政策开始有节奏收紧。消费方面，12月9日，国务院总理温家宝主持召开的国务院常务会议基本为明年的消费政策定调，除将二手房出售营业税征免时限由2年恢复到5年、1.6升以下小排量乘用车车辆购置税减征率提高至7.5%之外，其他优惠政策一律延续。但房地产领域是个例外，针对高房价，中央连续出台多项针对规范土地出让和抑制投机性购房的政策，并提高了存款准备金，这有效的遏制了投资性和投机性需求，但房地产政策依然未触及地方土地财政，在开发商没有降价动力，房价居高不下、楼市泡沫显现的情况下，政策会不会转向引起高房价的这一根本，值得期待。从投资看，前11月固定资产投资一直保持30%以上的增速，但12月，固定资产投资回落至24.1%，比上月下降0.2个百分点，比5月的高点回落14.6个百分点。这同政府控制信贷、规范地方政府融资行为、抑制房价的行为密不可分。在4万亿的投资计划中，2010年新增中央投资计划安排5885亿元，但在经济V型反弹后，这一计划能否得到落实也存在很大的不确定性。从货币政策看，央行提早加息的可能性在加大。最近政策收缩的力度和时间部分的超出预期，显然政府在宏观调控方面正在表现出更多的前瞻性；而且物价的上涨也有所加快。从通胀的变化和政府调控表现出的前瞻性来看，央行提早加息的可能性正在上升；虽然从防范热钱的角度出发，央行不应当在美联储加息之前加息。第二节燃料电池行业政策环境分析一、重点政策汇总来，国家颁布的与燃料电池行业相关的政策中，最主要的就是促进燃料电车汽车等新能源汽车行业的发展，扩大新能源汽车的需求，对相关产品提供补贴。燃料电池行业相关政策汇总时间政策名称政策思路2009.01财政部、科技部公布《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》新能源汽车示范推广2009.03国务院办公厅出台《汽车产业调整和振兴规划》支持大中城市示范推广燃料电池汽车等新能源汽车2009.03北京新能源汽车产业联盟正式开始运行整合国内新能源领域优势资源2009.06工业和信息化部发布《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》新能源汽车行业结构调控2009.08《鼓励进口技术和产品目录(版)》扩大先进技术、关键设备及元器件和重要资源性产品、原材料进口2009.12《关于促进上海新能源汽车产业发展的若干政策规定》促进燃料汽车等新能源汽车发展的地方政策2009.12国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，决定2010年将节能与新能源汽车示范推广试点城市由13个扩大到20个新能源汽车示范推广试点扩大数据来源：相关部委、世经未来整理二、重点政策及重大事件分析（一）财政部、科技部公布《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》1月23日，财政部、科技部公布了《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》，决定在北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、济南、武汉、深圳、合肥、长沙、昆明、南昌13个城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作。办法指出，以财政政策鼓励在公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域率先推广使用节能与新能源汽车，对使用单位购买节能与新能源汽车给予补助。其中，中央财政重点对购置节能与新能源汽车给予补助，地方财政重点对相关配套设施建设及维护保养给予补助。这次财政支持的节能与新能源汽车主要指混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车。具体来看，乘用车和轻型商用车中，混合动力汽车按照节油率分为五档补贴标准，最高每辆车补贴5万元，纯电动汽车每辆补贴6万元，燃料电池汽车每辆补贴25万元。十米以上城市公交客车另有标准，其中混合动力客车分为使用铅酸电池混合动力系统和使用镍氢电池、锂离子电池混合动力系统两类，最高补贴额分别为每辆8万元和42万元；纯电动客车每辆补贴50万元，燃料电池客车每辆补贴60万元。办法还规定，示范推广的节能与新能源汽车与同类传统车型相比必须符合一定技术标准：混合动力乘用车和轻型商务车节油率须达到5%以上，混合动力客车节油率须达到10%以上。同时，生产企业对动力蓄电池等关键零部件必须提供不低于3年或15万公里(以先到者为准)的质保期限。据统计，国内多家汽车企业已涉足新能源车，部分车型已推向市场，但表现不佳。丰田普锐斯，本田混合动力思域、比亚迪双模电动车等都由于高价陷入销量僵局，办法的出台将有效改善这一局面，促进节能与新能源汽车向规模化、产业化发展。政策点评：当前，我国节能与新能源汽车正处于从研发向规模产业化过渡的重要关头。新能源汽车作为一种新的技术发展方向，在真正大规模市场化、产业化之前，还存在着车辆成本高、产业链不完整、基础设施不健全等诸多困难。因此，有必要通过政策引导加强我国节能与新能源汽车的自主创新和产业化发展，组织进行大规模的示范运行，考核产品、培育市场、完善产业链、降低成本，使我国自主创新的节能与新能源汽车逐步发展成为有竞争力的产品，加快实现产业化。燃料电池汽车是燃料电池行业的主要下游行业之一，而燃料电池汽车作为新能源汽车的一部分受到了国家政策的大力支持。在国家对新能源汽车的补贴标准中，燃料电池汽车相对于其他新能源汽车而言补贴标准较高，具体来看，乘用车和轻型商用车中，燃料电池汽车每辆补贴25万元，十米以上城市公交燃料电池客车每辆补贴60万元。尽管这与燃料电池汽车成本较高不无关系，也说明了国家对燃料电池汽车的重视。（二）国务院办公厅公布《汽车产业调整和振兴规划》3月20日，国务院办公厅公布《汽车产业调整和振兴规划》。这是十大产业振兴规划中最早颁布的一个，也是最早交出令人振奋答卷的一个。《规划》着重扩内需、调结构，政策非常明确，看得见“真金白银”。《规划》中提出的调整和振兴，主要有四个方面的内容：一是市场结构的调整。《规划》明确提出开展“汽车下乡”，开拓农村市场，这一措施对汽车产业的快速发展起到了非常重要的作用。目前，开拓汽车农村市场的第一步目标已经实现，农村销售网络已经逐步建立，销售势头越来越好。二是产品结构的调整。《规划》中提出：“改造现有生产能力，形成50万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能，新能源汽车销量占乘用车销售总量的5％左右。主要乘用车生产企业应具有通过认证的新能源汽车产品。”在这方面，开了好头，已经在13个HYPERLINK城市进行了新能源汽车“十城千辆”的示范性试点。三是技术结构的调整。规划中提出，扩大自主品牌的汽车市场比例，达到“自主品牌乘用车国内市场份额超过40％，其中轿车超过30％”的目标。受益于购置税优惠和“汽车下乡”等措施，我国自主品牌乘用车共销售4HYPERLINK57.70万辆，占乘用车销售总量的44％，在轿车领域的市场份额也超过了30％，《规划》目标提前实现。四是产业组织结构的调整。《规划》中提出，通过兼并重组，形成2至3家产销规模超过200万辆的大型汽车企业集团，4至5家产销规模超过100万辆的汽车企业集团，产销规模占市场份额90％以上的汽车企业集团数量由目前的14家减少到10家以内。从的情况来看，HYPERLINK上汽集团产销规模已经突破200万辆，一汽和东风都接近200万辆，重组后的长安集团也达到了170多万辆，HYPERLINK北汽集团提前实现了百万辆的目标，这5家企业集团的销量占销售总量的71％，比上年提高了9个百分点，产业集中度进一步提高。《规划》提出的这一目标，有望在2011年达到。政策点评：《规划》对燃料电车汽车等新能源汽车的支持主要体现在资金、技术和政策重视等三个方面。在资金方面，提出启动国家节能和新能源汽车示范工程，由中央财政安排资金给予补贴，支持大中城市示范推广混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车等节能和新能源汽车。技术方面，提出推动纯电动汽车、充电式混合动力汽车及其关键零部件的产业化，掌握新能源汽车的专用发动机和动力模块（电机、电池及管理系统等）的优化设计技术、规模生产工艺和成本控制技术；建立动力模块生产体系，形成10亿安时（Ah）车用高性能单体动力电池生产能力；发展普通型混合动力汽车和新燃料汽车专用部件。（三）新能源汽车生产企业及产品准入管理规则作为新能源HYPERLINK汽车的生产准入管理部门，工信部对2007年10月6日发布的新能源汽车生产准入管理规则进行了修订，并于6月发布了新版的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》。规则的调整主要表现在三个方面：第一，规则强调关注一个新兴产业的形成，注重研发能力的培养和提高，要求生产企业至少掌握车载能源系统、驱动系统和控制系统这三大系统中一个系统的核心技术。第二，规则还针对新能源新产品设计了多种灵活政策，以鼓励研发和使用。其中，一是要针对新能源汽车所采用技术方案的多样性，根据新能源汽车整车系统及关键总成技术的成熟程度，国家和行业标准的完善程度，以及产业化程度的不同情况，将其分为起步期、发展期、成熟期三个不同阶段，分别实施不同的管理制度，并在条件成熟时将对三个阶段重新调整划分；二是允许改装车企业自制新能源汽车底盘；三是在国家和行业标准不完备的条件下，允许按照经过审查机关审议和确认的企业标准来检验产品；四是针对新能源汽车产量较小情况，在生产条件上适量给予放松。第三，规则充分注意到保护用户和第三者的利益，将风险控制在最小的范围内。由于新能源汽车的技术、安全等方面有可能存在一定的风险和不稳定性，对起步期和发展期的产品的生产批量、示范运行的区域以及销售区域、售后服务承诺、产品质量和安全跟踪等方面进行了一定的限制。政策点评：《规则》对新能源汽车提出了明确的定义，提出新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。根据新能源汽车整车、系统及关键总成技术成熟程度、国家和行业标准完善程度以及产业化程度的不同，将其分为起步期、发展期、成熟期三个不同的技术阶段。从《规划》对这三个不同技术阶段的定义来看，燃料电池汽车尚处于从起步期向发展期的过渡阶段。尽管大批新能源轿车已开始量产，但是成本问题仍然是阻碍新能源车辆进入市场的重要原因之一。虽然新能源汽车有利节能环保，但是目前这类车的造价依然很高。比如燃料电池客车的单车造价在300万元左右，燃料电池轿车的单车成本也在100多万元，而混合动力轿车也要比普通汽车贵几千到几万元。以一款1.5升排量的传统轿车为例，按照目前国内的车市行情，1.5升排量的传统轿车价格不会超过15万元，而丰田1.5L普锐斯的价格却近30万元；同样使用93号汽油，一辆传统家用汽车行驶15万公里需要花费的燃油费用约为7万元，而一辆混合动力汽车15万公里需要花费的燃油费用约为3万元。三、政策未来发展趋势目前，燃料电池行业相关的政策主要涉及燃料电池汽车的示范与推广等方面，燃料电车汽车的发展是燃料电池行业发展最快的领域，而燃料电池发电则由于受到多方面制约而尚处于试验阶段，商业化运用在未来十年很有可能逐步开始。与燃料电池汽车相关的主要政策发展趋势是：一是继续推进新能源汽车购买补贴政策，并为私人购车优惠松绑。私人购买新能源汽车补贴标准有望于1月公布，推行私人购买节能与新能源汽车补贴政策。补贴幅度和标准将接近公共服务领域购买新能源车的补贴办法。未来新能源汽车补贴政策的范围和力度有望加强，以进一步推动新能源汽车行业的发展。二是新能源汽车发展规划。该规划最迟于2010年3月将正式对外公布，规划中将明确指出中国新能源汽车业的各阶段及各环节发展目标，如将关键零部件国产化率挂钩。此外，针对新能源汽车发展的5项配套扶持措施也在筹划中。新能源汽车发展规划的颁布将为我国包括燃料电池汽车在内的新能源汽车的发展设定时间表，有利于加快新能源汽车的发展速度。三是明确新能源汽车相关标准。我国正在组织制定新能源汽车的性能条件标准，以抢占世界标准这一制高点。据了解，联合国有关机构将于2010年3月重新修订全球汽车标准，其中包括混合动力和电动汽车的全球统一安全标准。目前胜算最大的为日本的安全标准方案。第三节燃料电池行业技术环境分析一、各种燃料电池的主要原理和特点（一）碱性燃料电池（AlkalineFuelCell，AFC）碱性燃料电池是以碱性溶液为电解质，将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，是最早获得应用的燃料电池，由于其电解质必须是碱性溶液，一般采用35%-45%的KOH或NaOH溶液作为电解质，因此而得名碱性燃料电池。该技术也是发展最快的一种燃料电池，主要为空间任务，包括航天飞机提供动力和饮用水。在1973年的阿波罗登月飞船上成为其主电源。在AFC中，浓KOH溶液既当作电解液，又作为冷却剂。它起到从阴极到阳极传递OH-的作用，氢氧化钠和氢氧化钾溶液，以其成本低，易溶解，腐蚀性低，而成为首选电解质。AFC的组成和反应循环图AFC的催化剂主要用贵金属铂、钯、金、银和过渡金属镍、钴、锰等。电池的工作温度一般为80摄氏度，一些新型设计可以将其工作温度降低到23-70度，因此，它们的启动也很快，但其电力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十来倍，在汽车中使用显得相当笨拙。不过，它们是燃料电池中生产成本最低的一种电池，因此可用于小型的固定发电装置。碱性燃料电池对能污染催化剂的一氧化碳和其它杂质也非常敏感。此外，其原料不能含有一氧化碳，因为一氧化碳能与氢氧化钾电解质反应生成碳酸钾，降低电池的性能。AFC的优点是：（1）效率高，因为氧在碱性介质中的还原反应比其他酸性介质高；（2）因为是碱性介质，可以用非铂催化剂；（3）因工作温度低，碱性介质，所以可以采用镍板做双极板。AFC的缺点是：（1）因为电解质为碱性，易与CO2生成K2CO3、Na2CO3沉淀，严重影响电池性能，所以必须除去CO2，这给其在常规环境中应用带来很大的困难。（2）电池的水平衡问题很复杂，影响电池的稳定性。（二）磷酸燃料电池（PhosphoricAcidFuelCell，PAFC）磷酸燃料电池是以浓磷酸为电解质，以贵金属催化的气体扩散电极为正、负电极的中温型燃料电池。可以在150～220℃工作。具有电解质稳定、磷酸可浓缩、水蒸气压低和阳极催化剂不易被CO毒化等优点，是一种接近商品化的民用燃料电池。磷酸燃料电池的基本组成和反应原理是：燃料气体或城市煤气添加水蒸气后送到改质器，把燃料转化成H2、CO和水蒸气的混合物，CO和水进一步在移位反应器中经触媒剂转化成H2和CO2。经过如此处理后的燃料气体进入燃料堆的负极(燃料极)，同时将氧输送到燃料堆的正极(空气极)进行化学反应，借助触媒剂的作用迅速产生电能和热能。磷酸型燃料电池基本组成和反应原理PAFC的优点：作为一种中低温型燃料电池，不但具有发电效率高、清洁、适应多样燃料、无噪音、运转费低、设置场所限制少、大气压运转容易操作、安全性优良、部分负荷特性好等特点，而且还可以热水形式回收大部分热量。PAFC用于发电厂包括两种情形：分散型发电厂，容量在10-20MW之间，安装在配电站；中心电站型发电厂，容量在100MW以上，可以作为中等规模热电厂。PAFC电厂比起一般电厂具有如下优点：即使在发电负荷比较低时，依然保持高的发电效率；由于采用模块结构，现场安装简单，省时，并且电厂扩容容易。PAFC的缺点：电催化剂必须用贵金属；磷酸燃料电池的效率比其它燃料电池低，约为40%-45%，其加热的时间也比质子交换膜燃料电池长。（三）熔融碳酸盐型燃料电池（MoltenCarbonateFuelCell，MCFC）熔融碳酸盐型燃料电池是第二代燃料电池，由于其电解质是一种存在于偏铝酸锂（LiAlO2）陶瓷基膜里的熔融碱金属碳酸盐混合物而得其名。熔融碳酸盐燃料电池是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。其电解质是熔融态碳酸盐，通常是锂和钾，或锂和钠金属碳酸盐的二元混合物。MCFC的优点：它是一种高温电池（600～700℃），电极反应活化能小，不论是氢的氧化还是氧的还原，都不需要高效催化剂，节省了贵金属的使用，降低了成本；可使用CO含量高的燃料气体，如煤气、天然气；电池排放的余热温度高达400℃，可以回收利用，总效率已可达90%以上；具有效率高（高于40%）、噪音低、无污染、燃料多样化（氢气、煤气、天然气和生物燃料等）、余热利用价值高和电池构造材料价廉等诸多优点，是未来的绿色电站。50年代初，熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）由于其可以作为大规模民用发电装置的前景而引起了世界范围的重视。在这之后，MCFC发展的非常快，它在电池材料、工艺、结构等方面都得到了很大的改进，但电池的工作寿命并不理想。到了80年代，它已被作为第二代燃料电池，而成为实现兆瓦级商品化燃料电池电站的主要研究目标，研制速度日益加快。现在MCFC的主要研制者集中在美国、日本和西欧等国家。现已基本接近商品化生产，但由于其制备成本高而未能广泛应用。MCFC的缺点：高温以及电解质强的腐蚀性对电池各种材料的长期耐腐蚀性具有非常严格的要求，电池寿命受到一定限制；单体电池边缘的高温湿密封技术难度大，尤其是遭受腐蚀严重的阳极区；电池系统需要CO2循环，将阳极产生的CO2重新输送到阴极，增加了系统结构的复杂性。（四）固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell，SOFC)固体氧化物燃料电池属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的全固态化学发电装置。固体氧化物燃料电池单体主要组成部分由电解质、阳极或燃料极、阴极或空气极组成。固体氧化物燃料电池的工作原理与其他燃料电池相同。在固体氧化物燃料电池的阳极一侧持续通入燃料气，例如：氢气、甲烷、城市煤气等，具有催化作用的阳极表面吸附燃料气体，并通过阳极的多孔结构扩散到阳极与电解质的界面。在阴极一侧持续通人氧气或空气，具有多孔结构的阴极表面吸附氧，由于阴极本身的催化作用，使得O2得到电子变为O2-，在化学势的作用下，O2-进入起电解质作用的固体氧离子导体，由于浓度梯度引起扩散，最终到达固体电解质与阳极的界面，与燃料气体发生反应，失去的电子通过外电路回到阴极。SOFC与第一代燃料电池(磷酸型燃料电池)、第二代燃料电池(熔融碳酸盐燃料电池)相比它有如下优点：1、广泛采用陶瓷材料作电解质、阴极和阳极，具有全固态结构，无材料腐蚀和电解液腐蚀等问题；2、较高的电流密度和功率密度，是目前功率密度最高，燃料利用率最高的一类燃料电池；3、燃料适用范围广，可直接使用氢气、烃类(甲烷)、甲醇等作燃料，而不必使用贵金属作催化剂；4、能提供高质余热，实现热电联产，燃料利用率高，能量利用率高达80％左右，是一种清洁高效的能源系统；5、陶瓷电解质要求中、高温运行(600～1000℃)，加快了电池的反应进行，还可以实现多种碳氢燃料气体的内部还原，简化了设备。这类电池最适合于分散和集中发电。SCFC的缺点主要是对陶瓷材料的要求高、组装相对困难、成本高，预热和冷却系统复杂，不容易建立。（五）质子交换膜燃料电池(protonexchangemembranefuelcell，PEMFC）质子交换膜燃料电池，也叫固体聚合物燃料电池是一种低温燃料电池，由于其电解质是由质子（H+）导电聚合物构成而得其名。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。PEMFC是继AFC、PAFC、MCFC、SOFC之后正在迅速发展起来的温度最低、比能最高、启动最快、寿命最长、应用最广的第五代燃料电池，具有如下优点：（1）其发电过程不涉及氢氧燃烧，因而不受卡诺循环的限制，能量转换率高，其理论热效率可达85%-90%，目前的实际效率大约是内燃机的两倍；（2）发电时不产生污染，当采用纯氢为燃料时，PEMFC的唯一产物是水，可以做到零排放；（3）发电单元模块化，可靠性高，组装和维修都很方便，工作时也没有噪音。所以，质子交换膜燃料电池电源是一种清洁、高效的绿色环保电源。其广阔的应用前景可与计算机技术相媲美。经过多年的基础研究与应用开发，质子交换膜燃料电池用作汽车动力的研究已取得实质性进展，微型便携电源和小型移动电源已达到产品化程度，中、大功率质子交换膜燃料电池发电系统的研究也取得了一定成果。质子交换膜燃料电池由于工作温度低（80℃左右）、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点，被公认为电动汽车、固定发电站等的首选能源。不同燃料电池类型主要特征对比类型工作温度电解质能量转换效率所用燃料技术状态及应用AFC80℃碱性溶液40%以上纯H2高度发展，20世纪60年代已在航天中成功应用，可作为特殊地面应用。PAFC150～220℃浓磷酸40%-45%煤气、天然气、甲醇等高度发展，适用于特殊需求、区域性分散电站。MCFC600～700℃熔融碱金属碳酸盐混合物40%以上煤气、天然气、甲醇等适宜建区域性分散电站，正在进行现场实验，需延长寿命，才能有竞争力，实现商业化。SOFC600～1000℃陶瓷材料80％左右煤气、天然气、甲醇等适宜建造大、中型电站、分散电站，电池结构选择开发廉价制备技术。PEMFC80℃左右质子（H+）导电聚合物85%-90%纯H2、天然气高度发展，适用于分散电站、电动车、潜艇推动、各种可移动电源、家庭动力源。已有电动车样车，需降低成本，尽早实现产业化资料来源：世经未来整理二、行业技术未来发展趋势预测燃料电池技术虽然取得很大进步，但和现在成熟的内燃机技术及产业化要求相比还有很多工作要做，才能实现产业化，这也是未来行业技术的发展趋势。发展趋势主要表现为以下5个方面。1、适应性燃料电池汽车在不同气候(如高温或低温地区)、不同环境(如高海拔、沙尘大、空气质量差的地区)和不同交通情况(如频繁变动工况或频繁停启工况等)下的适应性将进一步提高。2、可靠性和耐久性目前燃料电池电堆仅有约2000h的寿命，内燃机的寿命一般是5000h以上。目前在北京示范的燃料电池公共汽车平均完好率为92%，而同期运营的柴油公共汽车平均完好率为99.16%，同时燃料电池公共汽车的故障率比传统车高，所以须进一步提高燃料电池汽车的可靠性和耐久性。3、总能量效率提高燃料电池汽车总能量效率的大量研究工作正在进行，如本田汽车公司、巴拉德公司于2006年已把燃料电池堆的工作温度从60～80℃提高至90～95℃，而更高工作温度的燃料电池正在开发。一旦高温膜(工作温度120℃以上)研发成功，燃料电池技术将会有根本性的突破。此外，各种制氢、储氢的新技术也在发展之中。4、成本降低燃料电池汽车成本的许多工作正在进行，如质子交换膜，目前价格是500～600美元/m2。2006年11月，丰田汽车公司开发的一种新型质子交换膜的目标价格是10美元/m2。这种膜基本性能已通过台架试验，试制成燃料电池后再进行试验。另一较贵的部件是铂催化层，为了降低铂的用量，采用纳米技术等的研究工作也在进行。此外，燃料电池早期研发时选用的零部件是当时已有的通用件，随着研究工作深入，现在已发展出各种专门技术公司及专用零部件公司，从而为提高可靠性和耐久性、改进性能和降低成本创造条件。5、基础设施基础设施配套建设匮乏也是产业化需要解决的问题。如加氢站，维修、配件供应等，它将会由点到线、到小区域示范和试用，再逐步扩大、延伸和推广，这需要几十年的时间。目前，北京和上海各只有一个加氢站在示范运行。燃料电池是燃料电池汽车发展的最关键技术之一，作为最早开发车用燃料电池堆技术的加拿大巴拉德公司，目前其技术水平处于国际领先地位。该公司预计到2010年车用燃料电池堆体积能量密度达到2500W/L，耐久性达到5000h，燃料电池堆产量在年产50万套时成本降到30美元/kW，低温启动在-30℃，从启动到输出50%额定功率时为30s。届时其燃料电池的耐久性、低温启动和体积能量密度完全能满足美国能源部设定的燃料电池汽车的商业化技术目标。

第四节燃料电池应用分析燃料电池应用范围燃料电池由于具有高效、环保等优点，能够广泛应用于能源发电、家用电源、汽车工业、航空航天、建筑及便携式燃料电池产品等领域。航天工业是燃料电池开发应用最早、最成功的领域。碱性燃料电池和质子交换膜电池都可以在常温下启动，且能量密度高，是理想的航天器工作电源。特别是采用氢作为原料时，工作时排出的水可供宇航员饮用，这样就不用携带饮用水。燃料电池在建筑方面的应用主要包括提供电能和提供冷热源，因此称建筑冷热电联产系统。即由位于建筑物现场或附近的燃料电池装置提供建筑所需要的电，回收利用发电装置产生的废热并转换成蒸气、热水、冷水等，为建筑供热、供冷。便携式燃料电池产品主要包括手机、数码相机等数码产品需要的微型燃料电池。由于技术和成本尚不成熟，最近几年微型燃料电池仍不会对以干电池和锂电池为代表的主流电池构成较大冲击，但由于它具有清洁环保、性能优越等优势，随着研制技术的不断提高，燃料电池也将朝着高容量和微型化方向发展，必将有着广泛的应用前景。能源发电、燃料电池汽车和便携式燃料电池是燃料电池最重要的三个用途，相对而言燃料电池汽车和便携式燃料电池发展较快，而能源发电则由于技术和成本因素在短时间内难以推广应用，下面就这三个主要用途简要介绍。一、燃料电池发电（一）燃料电池发电系统燃料电池发电系统通常由燃料处理系统、燃料电池电堆单元、直流电输出调节系统以及热管理系统等组成。电池需要的燃料是H，因此，天然气、CO、CH等燃料必须经重整后才能使用。重整气体（约含70%H，10%CO）进入燃料极，空气（约含20%O）由压缩机或鼓风机送人空气极。在电堆中进行电池反应，生成水并产生直流电。电池系统的电压由构成电堆的单电池数量确定。输出调节系统依据电池的用途将直流转换成交流电或输出直流电。在电池反应过程中还放出热量（其热值与电池工作温度相关），热管理系统将热量排出电堆外并予以利用。通常高温排热的利用途径较多，低温排热的利用技术正在开发研究中。反应生成的水经水处理装置处理后可作为纯净水利用，或作为燃料重整反应所需的反应物。燃料电池发电系统组成示意图（二）燃料电池发电与火力发电相比具有优势普遍认为燃料电池发电是未来最有吸引力的发电方法之一。燃料电池发电是直接将燃料的化学能通过电化学反应转换成电能，与常规火力发电装置比较，燃料电池具有发电效率高、污染小、占地小等突出优点。燃料电池发电与常规火力发电比较燃料电池发电火力发电AFCPAFCMCFCSOFC煤天然气重油效率/（%）45～6040～4545～6050～6036～3837～4138～40SO2排放量/（kg/mw·h）无无1.51.58.20.234.55NO2排放量/（kg/mw·h）无无0.040.043.21.83.2CH排放量/（kg/mw·h）无无无无0.150.135~51.27粉尘排放量/（kg/mw·h）无无0.160.140.365～0.6800.090.045~0.320适用规模/（MW）独立电源中型电站大、中型电站大、中型电站>100>100>100（三）燃料电池发电的经济性燃料电池发电的投资成本正在不断的降低，目前PEMFC的国外商业价格为1500美元/kW，PAFC的价格为3000美元/kW。燃料电池发电与常规的火电投资比较不能单考虑电源投资，还应将长距离输电、配电投资与厂用电、输电能耗和两种能源转换装置的效率考虑在内。如此来计算综合投资，大型的火电厂约为1.3~1.5万元/kW。发电消耗的燃料为燃料电池的2倍以上，按目前国内天然气最低市价计算，当发电时间超过70000h以后，用燃料电池发电将比用传统的热机发电更经济。在实际发电工程中还应考虑传统的热机发电占地面积大、环境污染重的问题。随着燃料电池发电技术的不断完善，造价将会不断的降低，特别是在规模化生产后，其造价将大幅度的下降，有理由相信，不久的将来这种发电方式会对传统热机发电构成挑战。将来的电网系统将是现有的大电厂和中小燃料电池共存的状态。因为大电网有其优越性的同时，也存在着缺点，如高电压长距离输电将有6%~8%的损失。而分散的中小型燃料电池电站可以在许多地点建立，可以减少送电损失（输气能量损失一般仅为3%），同时能为电网调峰做出贡献。中小型分散式电源将灵活地适应季节性和地域性的电力需求变化。（四）发达国家燃料电池发电的进展燃料电池发电技术是电力工业中的高新技术，已受到普遍重视。美国燃料电池发电技术的研究开发主要由美国能源部组织实施，其中一个重要的目的就是形成新的高技术产业，为美国的经济注入新的活力。日本的东京电力公司、关西电力公司及其它公用事业单位是日本燃料电池开发及商业化的主要承担者和推动者，其目的也是为电力公司注入新的经济增长点以获得巨大的经济效益和社会效益。以美国为例，1997年，美国总统克林顿颁发了“改善气候行动计划”，燃料电池被确定为一项关键技术，联邦政府为此制定了一项“美国联邦燃料电池发展计划”，目的是通过燃料电池的商业化来减少温室气体排放量。在这项计划中，对每一个燃料电池的新用户资助1000美元/kW的优惠。结果，仅在1998年，就有42台200kWPAFC发电机组投入运行。美国政府鼓励在一些对环境敏感的地区建立燃料电池发电站。此外，政府已促使美国所有的军事基地安装200kW燃料电池发电机组。通过这些措施，加速燃料电池的商业化，并提高国家能源的安全性。美国政府投入巨资研究开发燃料电池发电技术的另一个目的，就是要保持美国在这一领域的领先地位。随着商业化过程不断深入，将逐步形成新的高技术产业，为美国的经济注入新的活力，提供更多的就业机会。美国能源部的燃料电池发展计划如下：PAFC已商业化，不再投入资金进行研究开发。PAFC目前的发电效率为40％～45％(LHV)，热电联产的热效率为80％(LHV)。2010年，燃用天然气的250kW～200MWMCFC分散电源达到商业化，100MW以上MCFC的中心电站也进入商业化；2020年，100MW以上燃煤MCFC中心发电站进入商业化。MCFC技术目标是运行温度为650℃，发电效率达到60％(LHV)，组成联合循环的发电效率为70％(LHV)，热电联产的热效率达到85％(LHV)以上。目前已完成25kW和100kWSOFC现场试验，正在进行SOFC的商业化设计。预计2010年，250kW～20MW燃用天然气的SOFC以分布式电源形式进入商业化，100MW以上燃用天然气的SOFC以中心电站形式进入商业化；2020年，100MW及以上容量的燃煤SOFC以中心电站的形式进入商业化。SOFC技术目标是：运行温度为1000℃，发电效率达到62％(LHV)，组成联合循环的发电效率达到72％(LHV)，热电联产的热效率达到85％(LHV)以上，燃煤时发电效率可达到65％(LHV)，这一目标预计2010年完成。美国能源部(DOE)对美国潜在的燃料电池市场的预测认为：2010年，美国年需求燃料电池发电容量约2335～4075MW。现在美国的燃料电池年生产能力为60MW，商业化的价格为2000～3000美元/kW。若年生产能力达到100MW/a，商业化的价格可达到1000～1500美元/kW。若能达到2000～4000MW/a的生产能力，燃料电池的原材料费仅200～300美元/kW。那么燃料电池的价格则有可能达到900～1100美元/kW，此时可完全与常规的发电方式竞争。（五）我国燃料电池发电的进展我国将燃料电池用于发电还处于研究阶段，仅有试验装置问世，与美国等发达国家差距较大。2008年，我国首次完成大面积双极板熔融碳酸盐燃料电池堆发电试验。此项燃料电池发电技术研发课题由华能集团公司所属西安热工研究院承担，是华能集团“绿色煤电”关键技术研发项目中的一个子课题，其目标是设计研发并建成２～５千瓦高温燃料电池发电系统试验台和电池堆，内容包括熔融碳酸盐燃料电池的性能研究、燃料电池堆组装技术研究、高温燃料电池尾气余热利用等技术。试验结果表明，西安热工研究院自主设计的双极板结构合理，易于加工，能够满足５～１０千伏熔融碳酸盐燃料电池堆的设计要求。课题组已完成５千瓦熔融碳酸盐燃料电池发电系统的设计方案，正在进行５千瓦熔融碳酸盐燃料电池堆的研制工作。底，华南理工大学独立研发的300kw质子交换膜燃料电池示范电站启用。该发电厂彻底颠覆传统煤电模式，在热和电都得到充分利用的情况下，能量利用率可达90%。示范电站可以实现24小时运转，产生的电流直接输送到学校的380V低压电网上，满负荷运行时可满足电站附近的豪华准五星级酒店——华工国际学术中心正常运营。目前这一项目已得到华电、粤电的“青睐”，相关部门正在洽谈在大学城建设一个6000-10000千瓦燃料电池发电厂。二、燃料电池汽车（一）燃料电池汽车的构造燃料电池以其特有的燃料效率高、质量能量大、功率大、供电时间长、使用寿命长、可靠性高、噪声低及不产生有害排放物NO2等优点正在引起世界各国的注意。与内燃机汽车相比，氢燃料电池电动汽车有害气体的排放量减少99%，CO2的生成量减少75%，电池能量转换效率约为内燃机效率的2.5倍。这种电池将有可能成为继内燃机之后的汽车最佳动力源之一。近年来一些厂家，如戴姆勒-克莱斯勒、丰田、通用、本田、日产、福特等公司都开发了自己的燃料电池电动汽车(FCEV)。汽车界人士认为FCEV是汽车工业的一大革命，是21世纪真正的纯绿色环保车，是最具实际意义的环保车种。燃料电池车的动力系统与混和动力车大体相似，主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成，其中辅助动力为燃料电池。在车辆行驶之初，蓄电池处于电量饱满状态，其能量输出可以满足车辆要求，燃料电池动力系统不需要工作；电池电量低于60％时，燃料电池动力系统起动；当车辆能量需求较大时，燃料电池动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量；当车辆能量需求较小时，燃料电池动力系统为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电池组进行充电。燃料电池汽车构造示意图（二）燃料电池汽车的优势1、发电效率很高燃料电池采用化学能直接转换电能的发电方式，而火力发电是将煤炭、石油燃烧产生的热能转换成为动能，然后再将动能转换成电能，使发电效率大打折扣。如：石油发电的综合能源利用效率不过35.3%，而氢燃料电池的最大发电效率可达82.9%，相当于石油发电效率的2.35倍。2、无送电损失燃料电池可在汽车上将燃料的化学能直接转换为电能，现场直接发电并向用电设备直接传送，所以不存在送电损失问题。而火力发电的远距离送变电损失则高达6%左右。3、环境负荷小燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水，本身工作不产生一氧化碳和二氧化碳，也没有硫和微粒排出。因此，氢燃料电池汽车是真正意义上的零排放、零污染的车，氢燃料是完美的汽车能源。4、燃料类型广泛燃料电池发电时所用的燃料是氢和氧，其中氧可以从空气中直接获取，实际工作时所需燃料只有氢。制取氢所使用的燃料则是多样化的，如：天然气、甲醇、乙醇(酒精)、石油和煤炭等化石燃料。通过再生能源制氢（电解水制氢、太阳能电解制氢、生物制氢）形成循环利用系统，这种循环系统特别适用于边远地区，使系统建设成本和运行成本降低。由此可以降低人类对石油的依赖性，符合应对石油匮乏的全球能源战略。5、经济性好试验表明，氢燃料电池车辆的能耗经济性可达到传统汽油车的2~3倍，从节约能源的角度来看，燃料电池汽车明显优于用内燃机的普通汽车。（三）发达国家燃料电池汽车发展概况20世纪60年代和70年代，美国首先将燃料电池用于航天，作为航天飞机的主要电源。此后，美国等西方各国将燃料电池的研究转向民用发电和作为汽车、潜艇等的动力源。世界各着名汽车公司相继投入较多的人力和物力，开展燃料电池电动汽车的开发研究。在北美，各大汽车公司加入了美国政府支持的国际燃料电池联盟，各公司分别承担相应的任务，生产以新的燃料电池作动力的汽车。美国通用汽车公司在美国能源部的资助下，推出了以质子交换膜燃料电池(PEMFC，也称为离子交换膜燃料电池或固体高聚合物电解质燃料电池)和蓄电池并用提供动力的轿车。美国福特汽车公司现已研制出从汽油中提取氢的新型燃料电池，其燃料效率比内燃机提高1倍，而产生的污染则只有内燃机的5%。加拿大巴拉德(Ballard)汽车公司是PEMFC燃料电池技术领域中的世界先驱公司，自1983年以来，Ballard公司一直从事开发和制造燃料电池。1992年巴拉德公司在政府的支持下，为运输车研制了88kM的PEMFC动力系统，以PEMFC为动力做试验车进行演示。1993年巴拉德公司推出了世界上第一辆运用燃料电池的电动公共汽车样车，装备105kW级PEMFC燃料电池组，能载客20人，对于一般城市公共汽车，采用碳吸附系统储备气态H2即可连续运行480km。目前，Ballard燃料电池的体积功率已达到1kW/L的目标。在日本燃料电池系统发展中丰田公司处于领先地位。丰田的目标是开发能量转换效率达到传统汽油机2.5倍的燃料电池，且能和现用的汽(柴)油汽车一样方便地添加燃料。日本还在1981年开发了熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)，随后又研制了磷酸燃料电池(PAFC)，1992年又开发了比功率高、工作温度低、结构紧凑和安全可靠的PEMFC。在欧洲燃料电池的开发中德国的西门子和意大利的DeNo公司处于领先水平。德国奔驰公司和西门子公司合作于1996年推出了装有PEMFC的NECARll小客车。法国也开发出使用“运程”燃料电池的电动汽车“Fever”，它以低温储存的氢和空气作燃料，发电功率达20kW，电压为90V，且采用先进的电子控制系统对电力系统进行控制，并把制动时产生的能量储存在蓄电池里，以备汽车起动或加速时使用。（四）我国燃料电池汽车发展概况在我国，燃料电池汽车是“十五”期间全国12个重大研究专项之一。其中，质子膜关键技术被列为山东省第一号科技攻关项目，取得了重大突破。辽宁新源动力股份有限公司承接国家“863”重大科研项目，研制了200kW、110kW、60kW、30kW、10kW、5kW燃料电池系统、燃料电池电站、便携式电源等产品。在“十一五”期间，我国继续加大对燃料电池汽车的研发投入，推动核心技术产业化。由清华大学和北京富源新技术开发总公司联合研制的我国第一辆质子交换膜燃料电池电动旅游观光车，展示了国内研制电动车的最新技术。与汽车工业发达国家相比，我国发展新能源汽车虽然起步不晚，但国内汽车企业关键技术并不先进，存在核心技术“卡壳”的瓶颈，使国产燃料电池汽车产业化面临诸多挑战。（五）燃料电池汽车发展趋势由于燃料电池汽车，尤其氢燃料电池汽车可以实现零污染排放，驱动系统几乎无噪音，且氢能取之不尽、用之不竭，使燃料电池汽车成为近年来汽车企业关注的焦点。为了获得竞争优势，各国纷纷出台政策，加速推进燃料电池关键技术的研发。预计到2010年，世界燃料电池汽车将发展到4万辆，其市场构成比例分别为：欧洲占40.5%，美国占38.0%，日本约占20.3%。从技术方面看，燃料电池的小型化、续航能力的提高、低温启动性、耐久性、氢燃料的回收以及降低成本将成为未来燃料电车汽车生产技术发展的方向。（1）燃料电池组的小型化对增大汽车的有效利用空间意义重大，是整车制造企业优先考虑的课题，也是汽车用户普遍关心的问题。影响燃料电池体积的技术指是“输出功率密度/体积（W/L）”。日本规定输出功率密度与体积之比达到2kW/L这一水平才能认定为小型化。（2）续驶里程。氢燃料电池汽车与纯电动汽车同样面临续航能力的课题，目标是使其具有象传统燃油汽车那样的便利性。国外最近成功研发了具有代表性的70MPa车载氢贮存装置，一次加注氢燃料后的续驶里程可达到830km。这标志着燃料电池汽车的续驶里程能够随着燃料电池汽车的发展同步提高。（3）低温启动性氢燃料。汽车的低温启动性能限制了汽车的应用范围，一直作为一个技术难题受到行业关注，并持续进行全力破解。可喜的是，目前国外已有少数企业突破了这一技术瓶颈，号称可在-30℃寒冷环境下的低温启动，并已经通过了试验与验证，但-40℃的低温启动目标尚未突破。（4）耐久性。燃料电池汽车的耐久性集中在燃料电池上。日本丰田汽车公司发表了燃料电池的膜-电极接合体（MEA：MembraneElectrodeAssembly）4阶段耐久性改善计划，在系统泄漏、触媒电极退化导致的电压下降等关键材料和技术方面分阶段提高，使系统的耐久性大幅改善。技术目标为：燃料电池系统性能下降至30%时的寿命提高至25年；系统性能下降至10%的寿命提高至15年。在防止燃料交叉泄漏方面也将实现突破性改善。影响燃料电池材料（MEA）使用寿命和性能的一个重要的关联要素是氢燃料的纯度。目前国际标准规定氢纯度为99.99%，并且对CO和硫磺成分的混入量提出了严格限制标准。上述不良成分对燃料电池的影响极大，然而高纯度氢的制取与氢生产成本互为矛盾，需要二者合理兼顾。所以，在氢燃料达标范围内提高燃料电池的使用寿命，便成了永久的课题。（5）氢燃料的回收。从降低氢燃料消耗的理念出发，燃料电池排出口的氢燃料回收再利用技术同样引起重视。为此，在氢燃料中保有适量非活性的氦气，也是氢燃料制取中需要考虑的课题。（6）降低成本。成本是推广燃料电池汽车的最大障碍。在取得电池组小型化、提高续驶里程、改善低温起动性能、满足耐久性使用要求的前提下，降低成本、实现产业化和商品化成为必须实现的目标。为实现续驶里程830km的目标，将贮氢罐的耐压能力由35MPa提高到70MPa，采用碳纤维材料制作耐高压贮氢罐将使成本大幅增加。除此之外，降低燃料电池的外围设备的成本也不可忽视。比如，研制高温、低温无需加湿条件也可运转的电池组；实现冷却系统、加湿装置等外围设备的简单化、低成本化等。日本提出，到2030年使燃料电池成本降低至目前的1/100；整车售价由目前的数千万日元降低到数百万日元。到2020年，使燃料电池汽车的售价与普通汽车价格相当。通过以上分析可以看出，以氢为动力的燃料电池汽车是最理想的新能源汽车，但面临的技术门槛和经济性障碍仍需要一定