摘要：氫燃料電池是以氫氣為主要燃料通過化學反應產生電能的一種裝置，具有零污染、燃料來源廣泛、能量轉化率高等特性，這也使其成為新能源行業里的標桿性技術，代表著未來新能源的發展方向，更被譽為水力發電、火力發電、核電之后的“第四代發電系統”。我國對于燃料電池的研發起步較晚但后勁十足，近年來呈現了蓬勃之勢，然而在行業的高速發展下也遇到了阻礙其前行的桎梏。

近年來我國新能源汽車及動力電池行業市場規模不斷擴大，眾多企業也似乎嗅到了產業風向，除了大力布局傳統新能源汽車外也紛紛加碼氫燃料電池行業，從2001年開始，我國氫燃料電池相關企業數量開始大幅度增加，近兩年增長率達到75%，氫燃料電池相關行業已經進入了一個高速發展期。
      除了企業方面的投入，國家層面也高度重視氫燃料電池的發展，近幾年，國家在頒布的各類關于“新能源汽車”的相關政策中，反復強調燃料電池汽車是一個重要探索方向。在《中國制造2025》中對燃料電池汽車的發展提出三個階段：第一是在關鍵材料零部件方面逐步實現國產化，第二是燃料電池和電堆整車性能逐步提升，第三是要實現燃料電池汽車的運行規模進一步擴大，到2025年，制氫、加氫等配套基礎設施基本完善。中國汽車工程學會發布的《節能與新能源汽車技術路線圖》中則明確提出，我國在2020年實現5000輛級燃料電池汽車應用，在2025年實現5萬輛級的應用。國家層面政策的出臺，也為燃料電池行業注入一針“強心劑”，也成為產業發展方向的“指南針”。在政策的春風和資金的涌入下，我國燃料電池及其所應用的汽車領域都得到前所未有的發展。就如任何一個新興行業一樣，在高速發展的某一階段必然會遇到一個阻礙其前進的“攔路虎”。對于我國燃料電池產業而言而言，技術瓶頸、商業化滯后、產業鏈缺失等都成為行業發展的桎梏。
       桎梏一：我國燃料電池關鍵技術較為落后與國外差距較大
目前，新能源汽車主要集中于鋰電池電動汽車和燃料汽車，在鋰電池電動汽車領域我國將要做到“彎道超車”，而在燃料電池汽車領域里卻還是個慢行者，現階段我國燃料電池汽車只在小范圍內推廣，且無法做到大規模量產，同時在性能方面與國外燃料電池汽車的排頭企業相比也存在一定差距。以已經量產的豐田Mirai乘用車為例，其最大功率可達114kW，續航里程達502km，系統體積功率密度達到1400W/L，質量功率密度850kW/kg。而國產燃料電池乘用車以榮威950為例，功率只有55kW左右，續航里程400km，系統體積功率密度只有400W/L，質量功率密度僅為250kW/kg。而性能差異如此之大的主要原因還是關鍵技術的落后。
      我國在燃料電池電堆關鍵材料如催化劑、質子交換膜、雙極板、炭紙等方面已經有所布局，但還處于小規模量產甚至是實驗室階段，產品的一致性和可靠性尚無法保障，關鍵材料還是主要依賴進口。在燃料電池系統配件方面，如空氣供應系統里的空氣壓縮機、膨脹機及儲氫瓶等關鍵部件也已經小規模量產，但性能遠遠達不到預期。
      我國近年來加大了對燃料電池及其核心部件的研發力度，但與國外相比在產品性能上的差距還十分明顯。目前我國燃料電池電堆功率密度最高可達2kW/L、輸出功率在60kW，國際先進水平電堆功率密度達到了3kW/L左右，輸出功率達到110kW；燃料電池催化劑方面國內每千瓦的鉑用量大概0.3克，國際水平已經達到0.06克以下，大大降低了燃料電池的成本；在膜電極耐久性方面國內動態工況實測壽命大概在3000小時左右，國外已經達到了9000小時。燃料電池配套系統方面，空氣供給系統中的重要部件空氣壓縮機主要依賴進口；儲氫系統方向我國已經可以獨立研發生產35MPa儲氫瓶，而國外已經逐步應用70MPa儲氫瓶及儲氫系統，技術優勢遠遠高于我國。針對這些技術痛點問題，我國企業和科研團隊應加強自主研發能力，打破國外關鍵技術的壟斷，實現核心零部件國產化，推動我國燃料電池行業的良性發展。
      桎梏二：國內燃料電池產業鏈不完備 流程化能力不足
一個新興產業的發展，不光有技術上的突破，更要有上下游產業鏈的全面完善，對于氫燃料電池更是如此。從上游產業的氫氣制取、儲存、運輸，下游產業鏈的加氫站建設和電池設備的后期維護，無論哪一環節的缺失都會對產業發展造成抑制作用。
      從制氫角度來講，目前國內氫氣供應主要是采用化石燃料制氫的方法，仍然離不開對化石燃料的依賴，制造過程中會排出二氧化碳等溫室氣體，導致燃料電池環保價值降低，這也與發展燃料電池的初衷相悖。而如何利用可再生能源，諸如風電制氫、光伏制氫達到無污染零排放的目的，也成為我國氫產業首先要攻克的難題。
      從氫燃料存儲運輸角度來講，氫氣是一種易燃易爆的氣體，其爆炸極限是4%到74%，也就說在氫氣濃度4%時即可產生強烈爆炸，處于一個及其危險的區域內。除此之外，在氫氣的儲存中還有一個特別危險的現象“氫脆”，可以認為是氫氣對鋼材的一種腐蝕，導致表面出現裂紋甚至斷裂，這也對氫燃料的存儲和運輸提出了更高的要求。以目前的技術來看在保證安全性和便捷性的同時也就相應的提高了運輸儲存成本，以儲運液態氫氣為例，液態拖車單次運輸10t/d的規模，不考慮過路費的情況下，200km的運氫價格為12.25元/kg，在100t/d的運輸規模下,200km的運氫價格為8.57元/kg，這也遠遠高于燃油的運輸成本。從加氫設備角度來看，截至2018年2月，國內已建成并正在運營的加氫站僅有12座，另有在建的加氫站19座。而對于我國龐大的新能源汽車市場來講，這些加氫站只是九牛一毛。如果加氫站的建設速度無法跟上燃料電池汽車的發展速度，那將會發生有車卻無處可加氫氣的尷尬局面。
      針對目前我國加氫站建設情況中國工程院院士干勇認為，我國加氫站雖然建設規模較小，但相應的痛點問題已經暴露了出來，國產加氫站尚無法達到3-5分鐘快速加氫的國際標準，同時壓縮機、加氫機及儲氫罐等關鍵設備選型追求廉價，企業以短期盈利為主要目的，無法滿足長期連續可靠運營要求。此外，有關加氫站的規劃、設計施工、驗收、關鍵設備選型等方面都缺乏行業規范，這些都是發展燃料電池汽車必須要攻克的難題。只有加強燃料電池上下游產業的全面建設，實現全產業鏈協同發展，企業不以短期盈利為主要目的，才能實現燃料電池行業長遠發展的目標。
      結語
      針對目前我國燃料電池行業現狀，打破發展的桎梏急需兩點：一是加強關鍵技術的研發，彌補與國外企業的技術差距，實現技術到生產力的轉化；二是實現燃料電池全產業鏈的布局，從上游產氫儲氫、中游燃料電池的推廣應用到下游加氫終端設備的建設全面實現流程化，促進我國氫燃料電池行業的良性發展。