燃料电池及氢能在交通领域的应用

氢作为重要的能源载体通过燃料电池而应用于未来的交通领域已获得业内共识，汽车制造商们对燃料电池在汽车领域的应用已不再处于观望的态度，而认为即使目前燃料电池遇到一些困难，也只是暂时的，燃料电池汽车必然是22世纪的绿色环保汽车。一些领先的汽车制造公司以及燃料电池制造商，如戴姆勒克莱斯勒、本田、通用汽车、加拿大巴拉德、美国联合技术动力等公司积极开发燃料电池发动机技术并取得了可喜的成绩。在第 18届世界氢能大会上，这些公司的领导人积极阐述自己的观点，而在会场外，多家汽车公司展示了最新的燃料电池汽车并进行试乘试驾，他们的报告体现出对燃料电池基础研究、燃料电池系统集成技术、燃料电池汽车的未来走向、燃料电池汽车的环境影响技术对策、氢气加注技术、氢能基础设施等方面的极大的研究力度和对抢先占领未来汽车市场的强烈意识。

　　燃料电池汽车商业化最需要解决的问题是可靠性、寿命及费用，另外，材料和系统的发展及大批量生产的技术亦是目前燃料电池汽车需要解决的困难。在第 18 届世界氢能大会上， 戴姆勒克莱斯勒公司总裁 Dr. Dieter Zetsche 做了题为“氢能在汽车工业的应用 ”的报告，对氢燃料和氢基础设施投入了极大的关注。 加拿大巴拉德（Ballard）汽车公司的研究人员提出燃料电池的基础研究是基本，但将来大规模的发展，在系统集成方面则要付出更多的努力。 Opel 公司的 LarsPeter Thiesen在报告中『24』提到Opel 将在 Hydrogen4 的基础上研发下一代的燃料电池发动机，对其一些指标有了明确的想法，如其重量和体积均只有目前的 1/2；Pt 用量大幅度地降低，到 2015 年至少降低一半，整个燃料电池系统只需要30g的Pt，从而大幅度降低燃料电池的费用 ；燃料电池的耐久性能显著提高，达到 2015 年 210000km 的目标。在氢基础设施方面， 工业界已有 70MPa 氢气快速加注的技术解决方案，如通过在-40℃预冷却达到 3min 内完成加注的目标，并通过红外通讯实时监测车载储氢罐内压力和温度的变化，提高加注系统的可靠性。但德国柏林的燃料电池汽车及加氢站示范运行结果显示氢加注系统的可靠性还是低于预期。显然，提高加氢站的可靠性、可操作性和燃料易获得性（服务的便利性）对燃料电池汽车市场化亦起着很重要的作用。

　　本次大会，从发达国家的发展状况可以看出氢能与燃料电池技术的研发已从政府资助项目逐步过渡到众多的工业公司资助和发展氢能和燃料电池技术，并且无论在材料还是系统方面在国际市场已占据了领先地位。以日本为例，从基础材料到系统方面，已经形成了一个完整的产业链 ，如TANAKA 的催化剂 ，Asahi KASEI 的膜 ，GORE-TEX 的膜和MEA，TORAY和 MITSUBISHI RAYON 的气体扩散层 ，NOK-FREDENBERG的气体扩散层、密封材料和增湿材料等，这些材料已占据了国际市场的领先地位，而在系统方面，日本的NEDO和一些大公司，如丰田、本田、日产、三菱都重点资助和发展车用质子交换膜燃料电池以及固定站燃料电池的发展。德国机械设备制造业联合会燃料电池部KarlP. Kiessling 主席在会上指出在德国大概有200多家燃料电池系统和组件的供应商，德国的工业界已经形成了共识和联盟以实现燃料电池技术的突破。总体而言，各发达国家对燃料电池汽车发展的中长期发展已经布局完毕，在基础研究方面不遗余力地努力，在系统集成方面已经瞄准在可靠性的基础上实现轻量化、小体积以及批量生产的工艺和机械设备等目标。

　　目前中国的燃料电池基础研究方面还相对薄弱，很多原材料依赖于进口，如催化剂和碳纸的供应一直受国外供应商的限制，并且价格非常昂贵。因此中国应该在基础研究方面继续加大投入，需要政府积极支持研究所和高校投入相关基础研究。另一方面，国内的能源公司和汽车公司也应大力度地参与到氢能与燃料电池汽车研发中，尤其在系统集成方面要加大研究的力度，否则将加大与发达国家之间的差距，而失去潜在的巨大市场。