解析七大路線圖之三：燃料電池汽車技術路線圖（收藏版）

10月26日，中國汽車工程學會在年會上發布了《節能與新能源汽車技術路線圖》，其中包括節能汽車、純電動和插電式混合動力汽車、燃料電池汽車、智能網聯汽車、汽車制造技術的發展路線，未來15年的汽車輕量化技術和動力電池技術。工業和信息化部裝備工業司副司長曲國春強調，路線圖為汽車行業的發展指明了發展方向，明確了重點和路徑，希望成為行業一致的行動指南。

為了詳細解讀與中國汽車產業發展相關的七條路線圖，第一電氣網將結合完整版的《節能與新能源汽車技術路線圖》，在七篇文章中逐一介紹七條路線的背景和詳細發展規劃。本文是第三篇：燃料電池汽車技術路線圖。

相關閱讀：第一部分：純電動和插電式混合動力汽車的技術路線圖。

第二部分：動力電池技術路線圖

氫氣作為交通運輸行業的儲能材料，具有大規模穩定儲存、連續供應、遠距離運輸和快速補充的特點和優勢。在以分布和排放為特征的未來能源框架中，氫能系統將與電力系統共存互補，共同滿足交通、家庭生活和工業生產的能源需求。

未來很長一段時間內，交通運輸的碳排放量將繼續增加，道路交通領域是增長的重點。因此，氫燃料電池商用車在中國交通節能減排中發揮著重要的戰略作用。中國交通運輸領域的能源消耗和碳排放具有顯著的結構性特征，其中道路運輸在二氧化碳排放中所占比例最大，道路貨運和城市客運分別占63%和23%（2012年），是減排的重點領域。

在“中國制造2025”戰略規劃中，對燃料電池汽車提出了相關要求。到2025年，燃料電池汽車的年產銷將達到10萬輛。燃料電池技術的普及和應用將主要通過城市私家車和公共服務車的大規模應用來實現。通過優化燃料電池系統的結構設計，加快了建筑構件的產業化，大大降低了燃料電池系統成本。在燃料電池系統技術方面，我們突破了高可靠性膜、催化劑和雙極板的技術問題，為系統的關鍵部件提供了高可靠性。在關鍵部件方面，燃料電池冷啟動溫度降至-40℃以下，比質量功率達到2.5kW/kg，使用壽命超過500小時，產能超過1萬臺。

氫燃料電池汽車的發展歷程

2000年之前，主要完成了氫燃料電池汽車的概念設計和原理驗證；2000年后，開展了燃料電池的研究，相繼開展了技術驗證示范試驗；自2010年以來，它在特定的使用領域實現了商業化，并取得了成功；2015年后，乘用車開始在一些地區向私人用戶銷售，并初步進入商業化階段。

中國：燃料電池電動汽車性能研發階段基本完成，整車性能達到傳統汽車水平，解決了示范中發現的核心技術問題。燃料電池商用車的可靠性、經濟性和便利性滿足了商業示范運營的需要。燃料電池乘用車的性能已接近用戶接受的水平。燃料電池堆技術基本滿足汽車要求，汽車燃料電池系統的功率密度提高了一倍多。汽車燃料電池的成本接近實際要求。

美國：2005年8月，美國國會通過了一項新能源法案，氫能被列入“主流能源”選項之一；

2010年之后，氫能源和燃料電池計劃（2011年）和氫燃料電池技術評估報告（2012年，部分更新至2015年）相繼發布。過去十年，研發總投資達到24.5億美元，示范了180多輛道路車輛，在專用車輛（叉車）中推廣了8000多輛。

2013年5月，美國能源部（DOE）成立了“H2USA”聯盟，以促進氫能基礎設施建設。該計劃的目標是通過建立公私合作計劃來克服氫基礎設施建設中的障礙，從而促進氫燃料電池汽車在美國的商業推廣。

歐盟：2003年，制定了《歐盟氫能路線圖》，并在五年內投資20億歐元用于氫能、燃料電池和燃料電池汽車的研發和示范。2008年，歐盟、歐洲工業委員會和歐洲研究會共同制定了2020年氫能和燃料電池發展計劃。2014年，地平線2020發布，繼續支持FCHJU的戰略目標：2020年，將有50萬輛氫燃料電池汽車，1000個加氫站，50%的氫氣來自非化石能源。

日本：2013年6月，日本政府發表的《日本回來了》提出，為了擴大家用燃料電池的普及，有必要大力推廣燃料電池汽車，并從2015年起在全球實現最快的普及。2014年7月，日本經濟產業省發表了《氫能白皮書》，介紹了氫作為能源的意義，建設氫能社會的政策趨勢，制造、運輸、儲存和利用的技術發展，以及當前的課題和未來的發展方向。2014年，氫能/燃料電池戰略發展路線圖發布，明確了氫能應用的戰略步驟和目標。

中國氫能電池汽車技術發展現狀

863計劃后，我國初步掌握了燃料電池的關鍵材料、關鍵部件和關鍵技術，基本建立了具有自主知識產權的汽車燃料電池技術平臺，并在國內外開展了多次燃料電池示范操作。2015年，燃料電池系統技術狀態：-20℃啟動，-40℃儲存，壽命3000小時；功率密度2kW/L，比功率1kW/kg

; 能源效率60%；鉑負荷為0.6g/kW。燃料電池汽車：每百公里氫氣能耗≤8.5kg（公交車）和≤1.1kg（汽車）；在北京和上新加坡等不同環境中開展評估工作；

擁有100輛車的動力系統和車輛生產能力。

HFCV產業化的關鍵技術和制約因素：功率密度是車用燃料電池的功率輸出指標，對燃料電池動力系統的小型化、輕量化和成本影響最大。壽命是燃料電池動力系統實現車輛使用的基本指標。優化電堆和系統結構，加強電池管理，也是提高電堆耐久性的有效措施。成本是汽車燃料電池動力系統發展的指導指標。

制約中國氫燃料電池汽車發展的關鍵指標：1。燃料電池的耐久性。國內相關企業氫燃料電池的穩定壽命仍在3000小時左右，而國際先進技術可達到5000小時以上。2.關鍵材料和核心部件薄弱：燃料電池用電催化劑、質子交換膜、復寫紙等關鍵材料的開發大多停留在實驗室和樣品階段，空氣壓縮機、氫氣回流泵等關鍵部件沒有產品供應。3.對于儲氫，儲氫材料的儲氫容量與重量的比例必須至少達到5%-7%才能具有實用價值。35MPa碳纖維纏繞金屬內襯筒（III）的儲氫密度為3.9%，因此有必要開發碳纖維纏繞塑料內襯筒IV（5.5%）。

氫燃料電池汽車總體技術路線圖10月26日，中國汽車工程學會在年會上發布了《節能與新能源汽車技術路線圖》，包括節能汽車、純電動和插電式混合動力汽車、燃料電池汽車、智能網聯汽車、，未來15年的汽車制造技術、汽車輕量化技術和動力電池技術。工業和信息化部裝備工業司副司長曲國春強調，路線圖為汽車行業的發展指明了發展方向，明確了重點和路徑，希望成為行業一致的行動指南。

為了詳細解讀與中國汽車產業發展相關的七條路線圖，第一電氣網將結合完整版的《節能與新能源汽車技術路線圖》，在七篇文章中逐一介紹七條路線的背景和詳細發展規劃。本文是第三篇：燃料電池汽車技術路線圖。

相關閱讀：第一部分：純電動和插電式混合動力汽車的技術路線圖。

第二部分：動力電池技術路線圖

氫氣作為交通運輸行業的儲能材料，具有大規模穩定儲存、連續供應、遠距離運輸和快速補充的特點和優勢。在以分布和排放為特征的未來能源框架中，氫能系統將與電力系統共存互補，共同滿足交通、家庭生活和工業生產的能源需求。

未來很長一段時間內，交通運輸的碳排放量將繼續增加，道路交通領域是增長的重點。因此，氫燃料電池商用車在中國交通節能減排中發揮著重要的戰略作用。中國交通運輸領域的能源消耗和碳排放具有顯著的結構性特征，其中道路運輸在二氧化碳排放中所占比例最大，道路貨運和城市客運分別占63%和23%（2012年），是減排的重點領域。

在“中國制造2025”戰略規劃中，對燃料電池汽車提出了相關要求。到2025年，燃料電池汽車的年產銷將達到10萬輛。燃料電池技術的普及和應用將主要通過城市私家車和公共服務車的大規模應用來實現。通過優化燃料電池系統的結構設計，加快了建筑構件的產業化，大大降低了燃料電池系統成本。在燃料電池系統技術方面，我們突破了高可靠性膜、催化劑和雙極板的技術問題，為系統的關鍵部件提供了高可靠性。在關鍵部件方面，燃料電池的冷啟動溫度降至-40℃以下，比質量功率達到2.5kW/k……

使用壽命超過500小時，生產能力超過10000套。

氫燃料電池汽車的發展歷程

2000年之前，主要完成了氫燃料電池汽車的概念設計和原理驗證；2000年后，開展了燃料電池的研究，相繼開展了技術驗證示范試驗；自2010年以來，它在特定的使用領域實現了商業化，并取得了成功；2015年后，乘用車開始在一些地區向私人用戶銷售，并初步進入商業化階段。

中國：燃料電池電動汽車性能研發階段基本完成，整車性能達到傳統汽車水平，解決了示范中發現的核心技術問題。燃料電池商用車的可靠性、經濟性和便利性滿足了商業示范運營的需要。燃料電池乘用車的性能已接近用戶接受的水平。燃料電池堆技術基本滿足汽車要求，汽車燃料電池系統的功率密度提高了一倍多。汽車燃料電池的成本接近實際要求。

美國：2005年8月，美國國會通過了一項新能源法案，氫能被列入“主流能源”選項之一；2010年之后，氫能源和燃料電池計劃（2011年）和氫燃料電池技術評估報告（2012年，部分更新至2015年）相繼發布。過去十年，研發總投資達到24.5億美元，示范了180多輛道路車輛，在專用車輛（叉車）中推廣了8000多輛。

2013年5月，美國能源部（DOE）成立了“H2USA”聯盟，以促進氫能基礎設施建設。該計劃的目標是通過建立公私合作計劃來克服氫基礎設施建設中的障礙，從而促進氫燃料電池汽車在美國的商業推廣。

歐盟：2003年，制定了《歐盟氫能路線圖》，并在五年內投資20億歐元用于氫能、燃料電池和燃料電池汽車的研發和示范。2008年，歐盟、歐洲工業委員會和歐洲研究會共同制定了2020年氫能和燃料電池發展計劃。2014年，地平線2020發布，繼續支持FCHJU的戰略目標：2020年，將有50萬輛氫燃料電池汽車，1000個加氫站，50%的氫氣來自非化石能源。

日本：2013年6月，日本政府發表的《日本回來了》提出，為了擴大家用燃料電池的普及，有必要大力推廣燃料電池汽車，并從2015年起在全球實現最快的普及。2014年7月，日本經濟產業省發表了《氫能白皮書》，介紹了氫作為能源的意義，建設氫能社會的政策趨勢，制造、運輸、儲存和利用的技術發展，以及當前的課題和未來的發展方向。2014年，氫能/燃料電池戰略發展路線圖發布，明確了氫能應用的戰略步驟和目標。

中國氫能電池汽車技術發展現狀

863計劃后，我國初步掌握了燃料電池的關鍵材料、關鍵部件和關鍵技術，基本建立了具有自主知識產權的汽車燃料電池技術平臺，并在國內外開展了多次燃料電池示范操作。2015年，燃料電池系統技術狀態：-20℃啟動，-40℃儲存，壽命3000小時；功率密度2kW/L，比功率1kW/kg

; 能源效率60%；鉑負荷為0.6g/kW。燃料電池汽車：每百公里氫氣能耗≤8.5kg（公交車）和≤1.1kg（汽車）；在北京和上新加坡等不同環境中開展評估工作；擁有100輛車的動力系統和車輛生產能力。

HFCV產業化的關鍵技術和制約因素：功率密度是車用燃料電池的功率輸出指標，對燃料電池動力系統的小型化、輕量化和成本影響最大。壽命是燃料電池動力系統實現車輛使用的基本指標。優化電堆和系統結構，加強電池管理，也是提高電堆耐久性的有效措施。成本是汽車燃料電池動力系統發展的指導指標。

制約中國氫燃料電池汽車發展的關鍵指標：1。燃料電池的耐久性。國內相關企業氫燃料電池的穩定壽命仍在3000小時左右，而國際先進技術可達到5000小時以上。2.關鍵材料和核心部件薄弱：燃料電池用電催化劑、質子交換膜、復寫紙等關鍵材料的開發大多停留在實驗室和樣品階段，空氣壓縮機、氫氣回流泵等關鍵部件沒有產品供應。3.對于儲氫，儲氫材料的儲氫容量與重量的比例必須至少達到5%-7%才能具有實用價值。35MPa碳纖維纏繞金屬內襯筒（III）的儲氫密度為3.9%，因此有必要開發碳纖維纏繞塑料內襯筒IV（5.5%）。

氫燃料電池汽車總體技術路線圖

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