薦：GSAuto聯(lián)盟|三電技術(shù)專家委員會(huì)，初期僅對(duì)主機(jī)廠、Tirl1等公司新能源汽車(chē)三電研發(fā)管理制造方面人員、大學(xué)及科研機(jī)構(gòu)等新能源汽車(chē)三電研究人員，現(xiàn)已招募490+人，主要分布在50+主機(jī)廠、50+Tire1、大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)等三電研發(fā)管理崗位人員。

系統(tǒng)性介紹了氫能利用領(lǐng)域中氫燃料電池關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)核心部件應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)比分析了各類(lèi)氫能燃料電池技術(shù)優(yōu)勢(shì)與現(xiàn)存不足，重點(diǎn)闡述了質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)研究現(xiàn)狀。同時(shí)，結(jié)合燃料電池技術(shù)詳細(xì)介紹了氫能燃料電池汽車(chē)工作原理與動(dòng)力系統(tǒng)，重點(diǎn)分析了燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)以及配套核心材料、關(guān)鍵零部件應(yīng)用現(xiàn)狀與研制成本。最后，對(duì)氫能燃料電池汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)與技術(shù)路線進(jìn)行深入思考與切實(shí)展望，分析表明未來(lái)氫能燃料電池汽車(chē)應(yīng)當(dāng)從降低燃料電池關(guān)鍵部件研制成本、提高有效使用壽命出發(fā)，推動(dòng)燃料電池汽車(chē)（FCV）商業(yè)化發(fā)展，此外著力研發(fā)天然氣摻氫（HCNG）內(nèi)燃機(jī)將是未來(lái)拓展氫能交通運(yùn)輸領(lǐng)域的重要方向。

近年來(lái)，隨著全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源消耗速度與需求不斷攀升，以煤炭、石油、天然氣為主體的傳統(tǒng)化石能源可動(dòng)用儲(chǔ)量銳減，開(kāi)采難度與成本陡升，同時(shí)化石能源的過(guò)度開(kāi)發(fā)利用導(dǎo)致環(huán)境污染問(wèn)題、全球溫室效應(yīng)日益嚴(yán)峻，因此，各國(guó)對(duì)于開(kāi)發(fā)利用綠色、清潔、低碳、可循環(huán)的新型替代能源迫在眉睫。

其中，氫能作為優(yōu)質(zhì)的清潔可再生能源及載體，既可以直接燃燒或經(jīng)化學(xué)反應(yīng)供能，也可以作為波動(dòng)性可再生能源載體儲(chǔ)能并釋放。具備儲(chǔ)能密度高（142MJ/kg）、來(lái)源廣泛、可循環(huán)、清潔、零碳、利用形式多樣等優(yōu)勢(shì)，其規(guī)?；瘧?yīng)用是緩解能源危機(jī)、治理環(huán)境污染以及實(shí)現(xiàn)全球碳中和的重要途徑。

然而，要實(shí)現(xiàn)氫能大規(guī)模、商業(yè)化低碳應(yīng)用，仍存在一系列關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題亟待解決，其中，發(fā)展安全高效、經(jīng)濟(jì)可靠的燃料電池技術(shù)以及燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵零部件是實(shí)現(xiàn)氫能在交通運(yùn)輸領(lǐng)域規(guī)模化應(yīng)用的重要前提。目前，燃料電池技術(shù)以及燃料電池汽車(chē)形式多樣，但普遍存在配套核心材料、關(guān)鍵零部件研制成本高昂、轉(zhuǎn)換效率與響應(yīng)速率有待提升等問(wèn)題。本文系統(tǒng)性介紹了氫燃料電池關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)核心部件應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)比分析了現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，并詳細(xì)展示了燃料電池汽車(chē)工作原理與動(dòng)力系統(tǒng)，重點(diǎn)闡述了燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)以及配套核心零部件研究現(xiàn)狀，最后，對(duì)氫能燃料電池汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)與技術(shù)路線進(jìn)行了深入思考與展望，提出了推動(dòng)燃料電池汽車(chē)（FCV）大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展的研究方向，以及研發(fā)天然氣摻氫內(nèi)燃機(jī)拓展氫能交通運(yùn)輸領(lǐng)域的技術(shù)路線。

1、燃料電池關(guān)鍵技術(shù)

燃料電池是利用電化學(xué)反應(yīng)將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，無(wú)需經(jīng)歷熱機(jī)過(guò)程，因此不受限于卡諾循環(huán)且能量轉(zhuǎn)換效率較高。由于燃料電池電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電過(guò)程無(wú)硫氧、氮氧化物生成，因而燃料電池技術(shù)被認(rèn)為是最清潔、環(huán)保、高效的可循環(huán)發(fā)電技術(shù)。隨著燃料電池技術(shù)的發(fā)展，其工作性能及裝置適應(yīng)性逐步提升，目前主要應(yīng)用于燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)、燃料電池電站、分布式熱電聯(lián)供系統(tǒng)以及便攜式發(fā)電設(shè)備等領(lǐng)域，已成為新能源規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。

目前，根據(jù)所使用燃料類(lèi)別與電解質(zhì)特性不同，通常將燃料電池分為：甲醇燃料電池（DMFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、堿性燃料電池（AFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）等。各類(lèi)燃料電池工作溫度、燃料類(lèi)型、發(fā)電效率、主要應(yīng)用領(lǐng)域等有所不同（各類(lèi)燃料電池特性對(duì)比分析見(jiàn)表1），但總體結(jié)構(gòu)與工作原理基本相同，因此以目前適應(yīng)性最強(qiáng)、應(yīng)用最普遍的質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）為代表對(duì)燃料電池關(guān)鍵技術(shù)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析。

表1? 各類(lèi)燃料電池特性對(duì)比

質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）是典型的氫燃料電池，以氫氣為電化學(xué)反應(yīng)燃料，以空氣或氧氣為氧化劑，利用全氟磺酸型質(zhì)子交換膜作為電解質(zhì)。質(zhì)子交換膜燃料電池由電堆、控制系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)組成，其中電堆是燃料電池發(fā)電核心元件，主要由膜電極與雙極板組成。膜電極（MEA）是質(zhì)子交換膜燃料電池電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生及電能轉(zhuǎn)化關(guān)鍵場(chǎng)所，自內(nèi)而外由質(zhì)子交換膜（PEM）、陰/陽(yáng)極催化層、陰/陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層、密封圈構(gòu)成，如圖1所示。其中，質(zhì)子交換膜用于電化學(xué)反應(yīng)時(shí)傳遞質(zhì)子、分隔陰陽(yáng)極反應(yīng)區(qū)；陰/陽(yáng)極催化層（CL）作為催化劑載體實(shí)現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)催化作用；陰/陽(yáng)氣體擴(kuò)散層（GDL）用于將反應(yīng)氣體均勻擴(kuò)散至催化層；密封圈用于固定、密封膜電極組件。

圖1? 膜電極組件示意圖

質(zhì)子交換膜燃料電池工作原理是將燃料氣體與氧化劑的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，利用的是質(zhì)子交換膜電解水制氫的逆反應(yīng)，具體電化學(xué)反應(yīng)原理如下：燃料氫氣經(jīng)雙極板輸送至膜電極，并被陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層均勻引導(dǎo)至陽(yáng)極催化層發(fā)生反應(yīng)，氫氣被氧化釋放電子形成帶正電荷的氫離子，而后氫離子受電勢(shì)差驅(qū)動(dòng)穿過(guò)質(zhì)子交換膜被引導(dǎo)至陰級(jí)催化層，電子則流入外部電路形成電流，同時(shí)氧化劑中氧氣被引導(dǎo)至陰極催化層被還原為氧離子后與氫離子結(jié)合生成水，這是質(zhì)子交換膜燃料電池電化學(xué)反應(yīng)的唯一副產(chǎn)物，其工作原理示意圖如圖2所示。陰/陽(yáng)極電化學(xué)反應(yīng)（略）。

圖2? 質(zhì)子交換膜燃料電池工作示意圖

相較于其他類(lèi)型燃料電池，質(zhì)子交換膜燃料電池具有能量轉(zhuǎn)換效率高、工作溫度低、氧化劑為空氣、電解質(zhì)無(wú)腐蝕性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、副產(chǎn)物環(huán)保、運(yùn)行無(wú)噪聲、能量可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)也存在使用貴金屬材料成本較高、對(duì)燃料氫氣純度要求高等不足。因此，相對(duì)于其他燃料電池質(zhì)子交換膜燃料電池綜合性能最優(yōu)、應(yīng)用最為廣泛，目前已成為燃料電池汽車(chē)的主流技術(shù)，并且在固定式、便攜式發(fā)電裝置中得到大量應(yīng)用。

2、燃料電池汽車(chē)系統(tǒng)分析

與傳統(tǒng)燃油（燃?xì)猓┢?chē)及純電動(dòng)汽車(chē)工作原理不同，燃料電池汽車(chē)通常是利用質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）技術(shù)提供電能驅(qū)動(dòng)整車(chē)系統(tǒng)運(yùn)行的一種新能源汽車(chē)。燃料電池汽車(chē)主要由燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、輔助電源系統(tǒng)、車(chē)載儲(chǔ)氫系統(tǒng)、整車(chē)控制系統(tǒng)（VCU）等部件構(gòu)成，整車(chē)系統(tǒng)組成示意圖如圖3所示。燃料電池汽車(chē)工作過(guò)程是由燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)電化學(xué)反應(yīng)輸出低壓電流，之后通過(guò)DC/DC逆變器增壓并與輔助電源系統(tǒng)耦合，共同驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)以及整車(chē)運(yùn)行，行駛過(guò)程中可通過(guò)控制系統(tǒng)（VCU）輸出指令，從而調(diào)節(jié)導(dǎo)入燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)參與電化學(xué)反應(yīng)的氫氣與空氣流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料電池輸出電流的相應(yīng)控制，最終實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車(chē)速度、扭矩的精準(zhǔn)調(diào)控。

注：實(shí)線表示氫燃料電池主反應(yīng)動(dòng)力傳動(dòng)路線，虛線為非主要?jiǎng)恿鲃?dòng)系統(tǒng)

針對(duì)傳統(tǒng)燃油（燃?xì)猓┢?chē)與純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)性能及關(guān)鍵部件開(kāi)展對(duì)標(biāo)分析，燃料電池汽車(chē)具有明顯優(yōu)勢(shì)：能量轉(zhuǎn)化效率高、零碳排放、低溫性能穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、比能量高、續(xù)航里程長(zhǎng)、加氫高效便捷、安全性能好、可適應(yīng)大噸位重載工況、工作運(yùn)行效率高、運(yùn)行過(guò)程無(wú)污染且無(wú)噪音等；同時(shí)，制約其規(guī)?；瘧?yīng)用的瓶頸也較為突出：首先，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵部件成本高，導(dǎo)致燃料電池車(chē)售價(jià)為燃油車(chē)的2～3倍、鋰離子電池車(chē)的1.5～2倍；其次，加氫站配套設(shè)施建設(shè)費(fèi)用高，導(dǎo)致燃料電池汽車(chē)加氫站點(diǎn)局限、汽車(chē)運(yùn)行線路較為固定；最后，燃料電池汽車(chē)目前加氫費(fèi)用較高，導(dǎo)致其應(yīng)用成本高、相較于傳統(tǒng)汽車(chē)不具備費(fèi)用化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此，要實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車(chē)的大規(guī)模商用化，除了優(yōu)化氫能產(chǎn)業(yè)鏈、降低加氫成本，更需要積極開(kāi)展燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)以及相關(guān)核心零部件國(guó)產(chǎn)化研究，降低生產(chǎn)成本、提升使用壽命從而提高經(jīng)濟(jì)性。

3、燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)與核心部件

為實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車(chē)的大規(guī)模、商用化應(yīng)用，以解決交通運(yùn)輸領(lǐng)域環(huán)境污染、高碳排放等問(wèn)題，除了優(yōu)化燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)整體關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)還需要積極開(kāi)展燃料電池汽車(chē)核心零部件研發(fā)以及相關(guān)成本分析，以實(shí)現(xiàn)核心零部件國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用，降低生產(chǎn)成本、提高使用壽命，從而整體提升燃料電池汽車(chē)經(jīng)濟(jì)適用性。

燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)是燃料電池汽車(chē)的核心部件，是將燃料氫氣與空氣中氧氣通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的一種發(fā)電裝置，其性能決定了燃料電池汽車(chē)整體運(yùn)行效率、適應(yīng)工況、安全性能、使用壽命以及研制成本等，因此對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)以及相關(guān)零部件進(jìn)行系統(tǒng)梳理并深入分析意義重大。

燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電過(guò)程不涉及熱機(jī)能量轉(zhuǎn)化、無(wú)機(jī)械損耗、能量轉(zhuǎn)化效率高、運(yùn)行平穩(wěn)且無(wú)噪音，副產(chǎn)物僅為水，因此被稱為“最理想環(huán)保發(fā)動(dòng)機(jī)”。目前，燃料電池汽車(chē)所用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)均為氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，主要由燃料電池電堆、空氣供給模塊、氫氣供給模塊、散熱模塊以及智能監(jiān)控模塊相互協(xié)調(diào)構(gòu)成，氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)PID示意圖如圖4所示。

圖4? 氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)PID示意圖

其中，氫燃料電池電堆作為燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的核心動(dòng)力來(lái)源部件，是燃料電池發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)輸出電流的主要場(chǎng)所，對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)性能與成本具有關(guān)鍵影響。電堆的組成主要包括膜電極（包含質(zhì)子交換膜、催化層、氣體擴(kuò)散層等）、雙極板（分為石墨板、金屬板、混合板等）以及密封組件等。由于單個(gè)燃料電池電堆輸出功率較小，因此實(shí)際應(yīng)用中通常將多個(gè)燃料電池電堆以層疊方式串聯(lián)并經(jīng)前/后端板壓緊固定后形成復(fù)合電堆組件以提高整體輸出功率。根據(jù)目前燃料電池輸出電流密度平均水平，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)單片電池電堆輸出電功率約為0.25kW，即輸出1kW電功率需串聯(lián)4片電堆。若取燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)輸出效率（發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率/電堆輸出功率，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率等于電堆輸出減發(fā)動(dòng)機(jī)輔件BOP及DC/DC逆變器等輸出功率）為80%，1kW發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率需要5片電堆，以商用燃料電池重卡汽車(chē)120kW的輸出需求計(jì)算，則約需串聯(lián)600片電堆組件。燃料電池汽車(chē)最核心部件當(dāng)屬電堆，作為決定電化學(xué)反應(yīng)性能關(guān)鍵場(chǎng)所，其總體成本占燃料電池汽車(chē)整體30％以上，是成本與性能的主要決定因素。

空氣供給模塊主要功能是控制空氣供給與斷開(kāi)以及向燃料電池電堆組件提供適宜壓力、流量、濕度空氣，其零部件主要包括空氣濾清器、空壓機(jī)、增濕器、流量計(jì)、電磁閥以及循環(huán)管線。經(jīng)空氣濾清器過(guò)濾后的大量清潔空氣被空壓機(jī)壓縮導(dǎo)入，為提高質(zhì)子交換膜燃料電池工作效率還需經(jīng)過(guò)增濕器將空氣濕度調(diào)節(jié)至合適范圍后輸入燃料電池電堆參與反應(yīng)，電磁閥則用于控制氫氣供給與斷開(kāi)。

氫氣供給模塊主要功能是控制氫氣供給與斷開(kāi)以及向燃料電池電堆組件提供適宜壓力、流量氫氣，其零部件主要包括氫氣入口電磁閥、減壓器、氫氣循環(huán)泵、氫氣出口電磁閥以及循環(huán)管線。減壓器將氫氣入口壓力降至電堆適宜工作壓力范圍以內(nèi)，電磁閥則用于控制氫氣供給與斷開(kāi)。為提高氫氣循環(huán)利用率，通過(guò)氫氣循環(huán)泵將電化學(xué)反應(yīng)后剩余的氫氣運(yùn)移至電堆氫氣入口處重復(fù)使用。

散熱模塊可細(xì)分為電堆散熱系統(tǒng)和輔助部件散熱系統(tǒng)兩類(lèi)，電堆散熱系統(tǒng)主要功能是調(diào)節(jié)并保持電堆溫度處于合適工作范圍，利用節(jié)溫器特性，該散熱系統(tǒng)分大小循環(huán)，初始溫度較低時(shí)采用小循環(huán)管路，隨著溫度的迅速提高逐步開(kāi)啟大循環(huán)管路，避免燃料電池電堆長(zhǎng)時(shí)間工作在較低溫度影響燃料電池發(fā)電效率及使用壽命，因此該系統(tǒng)兼具散熱和加熱兩種功能。輔助部件散熱系統(tǒng)一般集成于燃料電池整車(chē)，由整車(chē)管路及風(fēng)扇完成散熱循環(huán)。

智能監(jiān)控模塊主要功能是利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)與狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)時(shí)反饋至燃料電池汽車(chē)儀表儀器，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)分析，針對(duì)系統(tǒng)反饋參數(shù)存在異常情況進(jìn)行自動(dòng)預(yù)警、全程記錄。同時(shí)，車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中可針對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)控制系統(tǒng)（VCU）傳達(dá)指令，從而調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)相應(yīng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料電池汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度、輸出扭矩等工況精準(zhǔn)調(diào)控。

4、天然氣摻氫關(guān)鍵技術(shù)

目前，氫能應(yīng)用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域的技術(shù)構(gòu)想發(fā)展，但并不應(yīng)局限于現(xiàn)如今最常見(jiàn)的燃料電池與動(dòng)力電池“氫-電混合”技術(shù)路線，還應(yīng)積極拓展多種氫能利用技術(shù)路線齊頭并進(jìn)，包括各類(lèi)燃料電池及燃燒裝備技術(shù)（內(nèi)燃機(jī)、鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)和灶具等），重點(diǎn)圍繞全生命周期內(nèi)的安全、能效、排放及成本等方面深入研究。盡管目前“氫-電混合”路線受公眾青睞度最高，但其他氫能利用技術(shù)路線也同樣具備特有的研究?jī)r(jià)值與良好的推廣前景，其中天然氣摻氫（HCNG）內(nèi)燃機(jī)技術(shù)是傳統(tǒng)燃?xì)猓ㄓ停┢?chē)向新能源燃料電池汽車(chē)全面過(guò)渡階段的重要接續(xù)性動(dòng)力驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其規(guī)?；瘧?yīng)用將進(jìn)一步拓展氫能在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的利用范圍。

氫燃料電池汽車(chē)相較于傳統(tǒng)燃油（氣）汽車(chē)具有能量轉(zhuǎn)化效率高、綠色清潔、環(huán)保高效、零碳排放等顯著優(yōu)勢(shì)，但由于燃料電池中質(zhì)子交換膜、陰/陽(yáng)極催化層（CL）等組件對(duì)電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中燃料氫氣純度要求高（≥99％），否則將導(dǎo)致燃料電池組件使用壽命大大縮短，因此對(duì)儲(chǔ)氫品質(zhì)要求較高并增加了用氫成本。而天然氣摻氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)則是充分結(jié)合了傳統(tǒng)燃?xì)馄?chē)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，將汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)燃料多元化，以天然氣摻入一定比例（20％左右）的氫氣作為燃料。天然氣摻氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)有效克服了純天然氣燃料存在的稀燃能力弱、燃燒循環(huán)變動(dòng)大、HC排放高等缺陷，具有低碳化顯著、燃燒速率快、熱力循環(huán)優(yōu)、熱轉(zhuǎn)化與傳導(dǎo)效率高等優(yōu)勢(shì)，因而具有強(qiáng)勁的發(fā)展?jié)摿εc市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力。經(jīng)研究表明，綜合考慮HCNG內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放等因素，若采用固定體積摻氫比為20％的HCNG燃料，在無(wú)需改動(dòng)汽車(chē)整體系統(tǒng)的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率可提高15％，經(jīng)濟(jì)性提高8％，污染物排放降低60％～80％。因此，大力開(kāi)發(fā)利用天然氣摻氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)燃?xì)猓ㄓ停┢?chē)向氫能源燃料電池汽車(chē)過(guò)渡的重要可行性發(fā)展方向，對(duì)于緩解全球能源危機(jī)、交通運(yùn)輸領(lǐng)域環(huán)境污染、高碳排放等問(wèn)題以及儲(chǔ)備氫能規(guī)?；瘧?yīng)用積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)潛力巨大。

5、思考與展望

氫能作為優(yōu)質(zhì)綠色可再生能源以及高儲(chǔ)能密度能源載體兼具物質(zhì)與能源特性，既可用作燃燒或化學(xué)工業(yè)原料供能，也能作為波動(dòng)性可再生能源載體進(jìn)行儲(chǔ)能并釋放，具備高儲(chǔ)能密度（142MJ/kg）、來(lái)源廣泛、可循環(huán)、清潔、零碳、利用形式多樣等多重優(yōu)勢(shì)。因此，推動(dòng)氫能源替代傳統(tǒng)化石能源在工業(yè)生產(chǎn)與生活消費(fèi)中規(guī)模化應(yīng)用，對(duì)于加速能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型、緩解能源危機(jī)以及實(shí)現(xiàn)全球碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)意義重大。

目前，氫能作為重要化工原料，應(yīng)用范圍仍主要集中于傳統(tǒng)化工生產(chǎn)領(lǐng)域，但要充分發(fā)揮氫能綠色環(huán)保、低碳高效的巨大潛力，則必須積極拓展氫能利用技術(shù)路線、打通氫能規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。其中，氫燃料電池發(fā)電與氫燃料電池汽車(chē)技術(shù)充分利用氫能電化學(xué)轉(zhuǎn)化效率高的突出優(yōu)勢(shì)，已成為現(xiàn)階段推廣氫能應(yīng)用的熱門(mén)領(lǐng)域。然而，氫燃料電池與燃料電池汽車(chē)技術(shù)普遍存在配套核心材料、關(guān)鍵零部件研制成本高昂、轉(zhuǎn)換效率與響應(yīng)速率有待提升等問(wèn)題。因此，為發(fā)揮氫能在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的顯著優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車(chē)的大規(guī)模商用化，除了優(yōu)化燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)整體關(guān)鍵技術(shù)，還需積極開(kāi)展燃料電池汽車(chē)核心零部件研發(fā)，以實(shí)現(xiàn)核心零部件國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用，降低生產(chǎn)成本、提高使用壽命，從而整體提升燃料電池汽車(chē)經(jīng)濟(jì)適用性；同時(shí)大力開(kāi)發(fā)利用天然氣摻氫（HCNG）內(nèi)燃機(jī)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)燃?xì)猓ㄓ停┢?chē)向氫能源燃料電池汽車(chē)過(guò)渡階段的重要可行性發(fā)展方向。

編輯：黃飛
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