2023年4月17日发(作者：安委会会议纪要)氢燃料电池优缺点与产业化
虽然未来可能直接利用太阳能、风能等绿色能源制取氢气，但在前期
氢能源的普及过程中，还会大量使用并依赖化石燃料制氢的方式。
氢燃料电池，即使用氢气作为燃料，利用电解水的逆反应产生电能的
一种燃料电池。其原理是将氢气送到电池的阳极生日长寿面
板，通过催化剂的作用，
氢原子变成一个正电荷的氢离子和一个负电荷的电子，其中氢离子通过电
解质到达阴极板，而电子通过外部电路形成电流。电子到达阴极板后，与
氧原子和氢离子重新结合为水。因此，仅需不断给阳极板供应氢气并及时
把水带走，氢燃料电池就可以不断提供电能。
优点：注氢时间短
二是能量转换效率高。由于燃料电池是化学能直接转换为电能，相比
内燃机的燃烧过程，不会产生大量废气与废热。在各种发电方式中，传统
火力发电效率在30%左右，远低于燃料电池平均的50%非同寻常的意思
效率。而在汽车领
域的应用中，燃料电池的效率可达60%，也高于目前汽车普遍使用的内燃
机效率。氢燃料电太原到成都
池汽车百公里消耗氢气约1kg，换算成油耗约为3.5升
/百公里。比起纯电动汽车来说，氢燃料电池汽车的续航里程更长，更能
胜任长途出行。
三是加注氢气时间短。相比于纯电动车的充电时间来说，燃料电池加
注氢气的时间很短，几乎与内燃机汽车添加燃油时间相当，大约在3-5分
钟左右。丰田Mirai的储氢罐可以牛金牛
储藏5kg氢气，续航里程为500公里，
储氢罐充满时间只有3-5分钟。而特斯拉续航400km，快充状态20分钟
充到80%，再过20分钟才能充满。目前锂电池技术支持的充电速度是氢
燃料电池汽车的4倍以上。
四是排放物无污染创业意识
。氢燃料电池的燃料为纯净无污染的氢气，相对其
他燃料而言，排放物中不存在污染物，只有水，也不会对环境温度造成影
响。
缺点：制氢有污染
一是氢气制备的高污染高能耗。目前制造氢气有两种常用方式：电解
和甲烷转化。电解水系统的能量转化效率不高，只有80%；主流制氢方式
是采用甲烷转化，美国95%的氢气通过这种方法来制造，但甲烷转化可能
对环境产生更严重的影响，甲烷的温室效应是二氧化碳的86倍。在整个
制氢技术中，越低碳的制氢方式，将越受到青睐，虽然未来可能直接利用
太阳能、风能等绿色能源制取氢气，但在前期氢能源的普及过程中，还会
大量使用并依赖化石燃料制氢的方式。
二是燃料电池催化剂成本高。燃料电池汽车使用的是质子交换膜电池
（PEMFC），由于其使用昂贵的铂族金属作为催上班说说
化剂，价格一直居高不下。
丰田通过将铂金属镀到催化剂的表面，大幅度降低了铂金属的使用量。随
着铂使用剂量逐步降低，燃料电池的成本下降很快。巴拉德动力系统已开
发出第7代燃料电池电堆HD7，成本比上一代减少75%。根据美国能源部
数据，2022年交通运输用燃料电池的成本为47美元/千瓦，白狐电影
比2002年下
降了83%，且在逐年的下降中，成本价已接近美国能源部设定的2022年
的目标价30美元/千瓦。目前还没有找到比铂金属更合适或者与铂金属相
当的替代材料。
三是加氢站短缺、建设滞后。加氢站建设难也是制约燃料电池汽车发
展的另一大因素。和睾酮激素
充电桩不一样，建设加氢站的难度非常高，除了需要
较大的空间外，还要做环评、安评等一系列工作。电动汽车充电站的费用
在数十万到百万元人民币，但可借助现有电网系统进行电能传输。而加氢
站的建设费用高达100-200万美元，主要由于氢气需要液态储存，氢气燃
料站的主燃料箱需要保持-250C的环境，同时氢气传输需要经历“液态
-气态-液态”的过程：先在汽化塔内转化成气体，然后加压传输给更小的
储罐进行液态储存。氢如何梳头
气储存技术的滞后，也限制了氢在交通工具上的大
规模应用。美国能源部所有氢能研究经费中有50%用于氢气的储存。储氢
罐是由碳纤维、玻璃、陶瓷等复合材料组成的薄壁容器，但目前生产成本
仍较高。
产业化：商用刚起步
目前，世界范围内涉足燃料电池的汽车企业可以分为三类：一是丰田
和宝马签订了合约，向其提供基础技术，宝马2022年发布了燃料电池原
型车；二是日产与戴姆勒和福特合作，幼儿园保健工作计划
开发三家公司通用的系统，于
2022年推出量产车；三是本田与通用合作，共同开发燃料电池汽车。
