燃料电池走向普及之美国

美国能源部（DOE）2013年5月成立了推进氢基础设施设置的联盟“H2USA”。加盟者包括政府、汽车厂商和燃气公司。日本方面有日产汽车和丰田加盟。

　　“燃料电池能削减在运输领域依赖海外的石油消费量，是提高美国国际竞争力的重要装置”（美国DOE能源效率与可再生能源部David Danielson）。

　　H2USA在成员的协助下实施调查，主要目标是讨论在美国低成本设置氢基础设施的方法。将重点瞄准燃料电池车（FCV）的普及，讨论多种方法。例如，与天然气基础设施实现通用以削减成本，或通过从污水处理厂的生物燃气提取热、电和氢的热电冷三联产提供低价氢。

　　H2USA由于有DOE的援助，还能利用国立研究所的研究成果，因此有望大幅降低氢基础设施的构筑成本。

　　到2017年建设100座加氢站

　　早在H2USA成立10多年前，加利福尼亚州就组建了旨在普及加氢站的团体“The California Fuel Cell Partnership（CaFCP）”。CaFCP为方便FCV驾驶，提出了普及FCV的条件，比如自己家和公司附近有加氢站，无论去哪都能在6分钟以内到达加氢站。

　　CaFCP预测，2015年加利福尼亚州的FCV普及数量约为6000辆，2016年约为1.8万辆，而到2017年将一下子超过5万辆。因为2017年距离2015年的FCV元年已经过去3年，预计销售价格将一定程度降低。

　　另外，为了让驾驶员不必担心燃料用光等问题，计划到2015年底建立68座加氢站（图1）。然后以每年新增约20座的速度推进建设，到2017年底，加利福尼亚州将设置100多座加氢站。

　　图1：到2015年底设置68座加氢站

　　加利福尼亚州计划在2015年底之前设置68座加氢站，到2017年增加到100座以上。

　　即便如此，加利福尼亚州目前有9000多座加油站，因此要形成与汽油车相当的加氢环境似乎还需要一段时间。

　　巴士采用燃料电池车

　　目前，旧金山近郊已经开始运行燃料电池巴士（图2）。虽然与多达500辆的柴油巴士相比，燃料电池巴士只有12辆，不过计划2016年增加到40辆。之后继续一点点提高燃料电池巴士的比例。

　　图2：正在运行中的燃料电池巴士

　　旧金山近郊有12辆燃料电池巴士在运行。

燃料电池巴士每次加氢需要约10分钟。加一次的续航距离为320～390km。每天的行驶距离方面，短的路线为160km，长路线也只有为320km，因此一天加一次就足够用了。

　　燃料电池巴士在位于爱莫利维尔的美国最大规模加氢站加氢。爱莫利维尔加氢站有两种氢源。一种是液体氢，每隔7到10天会运进9000加仑（约3.4万L）的液体氢。巴士就加这种液体氢。

　　另一种是电解水生成的氢（图3）。水电解利用其他场所的光伏发电系统的电力。也就是说，可以提供完全零碳的氢。

　　图3：通过光伏发电生成氢

　　利用光伏发电系统的电力，通过电解水生成氢。

　　爱莫利维尔加氢站在门的外侧设置了面向普通FCV的加氢站，采用自助服务的形式，24小时运转。此处只使用通过电解水获得的氢。

　　FCV的普及数量还比较少，利用该加氢站的FCV只有丰田、本田和韩国现代汽车等出租的约20辆车。租费中包含燃料费，因此只要有会员卡，随时都可加满。

　　普通FCV的加氢时间为2～3分钟，毫不逊色于续航距离为480～640km的汽油车。纯电动汽车（EV）难以普及的原因就是因为续航距离短，而FCV不存在这个问题。只要汽车降价，而且配置足够的加氢站，应该就能凭借环保的优点取代汽油车。

　　以加利福尼亚州为试金石

　　随着H2USA的成立，美国整体朝着建立加氢站的方向展开了行动，不过，美国是否真的把重心放到了氢上，氢利用能否成为解决成本等课题的方案，不透明之处还有很多。最先建设氢基础设施的加利福尼亚州无疑将成为美国普及FCV的试金石。