来源:盖世汽车
2025-03-14 07:00:00
(原标题:燃料电池汽车,何时等风来?)
氢燃料电池汽车的发展似乎进入了混沌期。
不久前,国家能源局发布了《2025年能源工作指导意见》,其中提出“稳步推动燃料电池汽车试点应用”。另一则信息也值得咂摸,中国氢燃料电池“第一股”亿华通易主,将被中国旭阳集团收入麾下。交易完成后,旭阳集团将成为亿华通的控股股东,双方将实现“双向整合”。
两则消息显得有些意味深长。一方面,从政策层面透露出的风向可以看到,氢燃料电池汽车仍然是国家支持的重要产业之一。另一方面,“稳步”推动两个字,也似乎在说明政策归于平稳,我们期待的市场爆发期,似乎有些渺茫。再一个方面,奋战于一线的企业,似乎有了一丝疲态。
政策支持热,市场反应慢,是氢燃料电池汽车产业的普遍现状。中汽协数据显示,2024年全年,全国燃料电池汽车产销数据分别为5548辆和5405辆,同比减少10.4%和12.6%,自2021年起保持的燃料电池汽车全年累计产销同比增长的态势就此中断。
氢燃料汽车的发展,在业界一直存在争议,支持者认为它零排放,燃烧效率高,能量密度高,拥有广阔的发展前景;批评者则认为,氢燃料汽车跟电动车比,能源转换效率太低,另外燃料在运输及存储方面也有很多挑战。
政策高歌猛进,市场却反应冷淡,氢燃料电池汽车的症结究竟在哪里?它能否在未来的能源变革中找到属于自己的风口?
从实验室到商业化马拉松
氢燃料电池汽车的故事,其实是一部跨越两个世纪的马拉松。
1839年,英国科学家威廉·罗伯特·格罗夫(William Robert Grove)确实首次提出了燃料电池的原理,并制造出了世界上第一个燃料电池装置。
他通过实验发现,将氢气和氧气在铂电极的作用下反应,可以产生电流和水。这一原理正是氢燃料电池汽车的核心技术基础,可以说,为氢燃料电池汽车的诞生埋下了种子。
尽管格罗夫的发现具有划时代的意义,但当时由于技术条件的限制,燃料电池的效率较低、成本极高,且缺乏实际应用的场景。19世纪的工业革命主要依赖蒸汽机和内燃机,燃料电池并未得到广泛应用,因此并未立即引发交通领域的革命。
在接下来的百年间,燃料电池技术一直停留在实验室阶段,直到20世纪60年代,美国国家航空航天局(NASA)将燃料电池技术应用于太空探索,才让这一技术重新进入公众视野。
20世纪90年代,随着全球对环境保护的重视以及对可持续能源的探索,丰田为代表的汽车巨头开始将目光投向氢燃料电池汽车。1994年,丰田启动了氢燃料电池汽车的研发项目,目标是打造一款零排放、高效能的未来交通工具。经过多年的努力,2014年,丰田推出了全球首款量产氢燃料电池汽车——Mirai(未来)。这个名字本身就充满了希望,象征着氢燃料电池汽车的未来潜力。
图片来源:丰田汽车
与此同时,韩国现代汽车也在氢燃料电池技术上取得了突破。2018年,现代推出了NEXO氢燃料电池汽车,并在2019年实现了销量突破万大关,成为氢能车商业化的重要里程碑。
当然,氢燃料电池汽车的发展并非一帆风顺。2019年,现代NEXO销量突破万大关,成为氢燃料电池汽车商业化的重要里程碑。然而,2022年,戴姆勒却因成本和技术难题终止了氢燃料电池卡车计划。这一事件让氢能车的商业化之路充满了不确定性。
在全球范围内,氢能车的发展呈现出明显的分化态势。一方面,丰田、现代等车企持续投入,不断推动氢燃料电池技术的进步;另一方面,特斯拉创始人马斯克却将氢能称为“智商税”,认为其技术路线并不现实。
纵观各国对氢燃料电池汽车发展的态度,亦是如此。德国从2022年就已建置一条完全由氢能做为动力的火车路线,取代旧有的柴油列车,未来计划扩大行驶路线至法国及意大利。法国与现代、丰田汽车合作推出氢能计程车计划,目前已有超过600台氢能计程车投入运行。日本及韩国大力发展氢燃料电池乘用车,丰田与现代每年的销量占该全球市场逾90%。中国氢燃料电池车投放量已近3万台,加氢站保有量逾500座。
“在世界主要的车用市场中,氢燃料电池车产业已取得初步的成绩。”TrendForce集邦咨询分析师王昊骏指出,氢燃料电池汽车的应用端主要集中在商用车领域,市场规模及话题热度都有限,进而限制了从制氢、运氢及相关零组件的规模经济,造成整车成本难以与市场成熟的锂电池纯电车抗衡,售价相对高出许多,影响消费者购买意愿。
在中国,车企也呈现出分化态势。上汽、长城等车企选择了自主研发氢燃料电池技术。例如,上汽旗下的捷氢科技已经实现了燃料电池核心部件的国产化,并在示范应用中取得了显著进展。长城汽车自2016年开始研发氢燃料电池技术,并在2021年推出了“氢柠技术”,实现了氢燃料电池系统的全场景解决方案。
多数车企则将混合动力技术(包括插电式混合动力和增程式电动车)作为当前的过渡方案。比亚迪、吉利、长安等车企在插电式混合动力(PHEV)和增程式电动车(REEV)领域投入大量资源,推出了多款具有竞争力的车型。这种策略分化,也说明氢燃料电池汽车未来发展的不确定性。
氢燃料电池汽车三重困境与突围
氢燃料电池汽车的发展之路,同样充满着挑战性与不确定性。
在这条赛道上,技术瓶颈、成本难题和基础设施不足,如同三座大山,横亘在氢能车的普及之路上。当然,突破的曙光也在不断闪现。
先看燃料电池的核心——质子交换膜。质子交换膜如同燃料电池的 “心脏瓣膜”,对电池性能起着决定性作用,需具备高质子传导率、良好化学稳定性、机械性能及低气体渗透率等特性。
现阶段,高性能质子交换膜成本高得惊人。据美国能源部(DOE)数据,截至2025年2月,一些常用质子交换膜,每千瓦功率的膜成本高达300—500美元。并且,长期使用易受化学物质侵蚀。比如,在一些早期投入运营的氢燃料电池公交项目中,使用1—2年后,质子交换膜性能下降明显,导致燃料电池整体效率降低10%—15%,极大缩短了燃料电池使用寿命。
再谈催化剂问题。当前,铂是氢燃料电池中最常用的催化剂,因其具有高催化活性。然而,铂资源稀缺、价格高昂。全球铂储量有限,据国际铂业协会数据,按目前开采速度,储量仅够维持数十年。截至2025年初,铂价高达每盎司1000—1200美元。国内方面,相关研究显示,我国燃料电池催化剂用量普遍在0.3—0.4克/千瓦,而国外已实现低于0.2克/千瓦,这使得我国燃料电池成本居高不下,严重制约产业发展。
低温启动困难也是一大阻碍。当环境温度低于0℃,尤其是在北方寒冷地区,燃料电池内部水结冰,阻碍氢气与氧气反应,致使汽车无法正常启动。据行业机构的测试,在-20℃环境下,部分氢燃料电池汽车启动时间长达10—15分钟,甚至部分车型无法启动,这严重影响了消费者使用体验,极大限制了氢燃料电池汽车在寒冷地区的推广。
氢气储存与运输技术同样问题重重。在储存环节,高压气态储氢需将氢气压缩至700bar甚至更高压力,不仅设备成本高,还存在安全风险。
例如,某高压储氢罐售价可达数十万元,且运输途中一旦发生泄漏,后果不堪设想。低温液态储氢虽储存密度高,但需将氢气冷却至-253℃,能耗很大,成本高昂,每吨氢气液化成本高达2000-3000元。运输上,建设氢气运输管道投资巨大,每公里管道建设成本可达数百万元,且维护成本高。若采用车辆运输,效率低且成本比传统燃油运输高出数倍。
面对这些技术难题,各方积极探索突破路径。例如,亿华通于2024年发布了全新一代氢燃料电池发动机YHTG60SS,其功率密度超过500W/kg,并且实现了核心零部件的100%国产化。此外,氢燃料电池中的一项关键技术——全氟质子膜,也在东岳集团的努力下取得了突破性进展。
在催化剂研究领域,科学家们全力研发非铂催化剂。如部分研究团队将过渡金属与碳材料复合,制备出的非铂催化剂在实验室环境下,展现出较高催化活性,虽性能暂无法与铂催化剂媲美,但已取得阶段性成果,为未来大规模应用带来希望。
为解决低温启动问题,车企纷纷发力。通用汽车的氢动四号通过改进热绝缘、水管理及运行策略,可在低于0℃环境下正常启动运行。宝马等车企也在研发类似技术,计划在未来2-3年内推出适应低温环境的氢燃料电池车型。
在氢气储存与运输方面,创新尝试不断涌现。在储存技术上,金属氢化物储氢材料研发取得进展,可在相对温和条件下储存和释放氢气,安全性和便利性大幅提升。运输方面,有企业提出利用现有天然气管道进行氢气混输方案,经试点改造,部分管道已实现氢气与天然气混合输送,有效降低了运输成本。
图片来源:现代汽车
等风来,还是造风起?
根据行业机构氢能数据库车辆上险数据,截止2024年底,我国共投放了氢燃料电池汽车28247辆。按照我国《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》2025年燃料电池汽车“保有量约5万辆”目标,还差2万多辆。
那么,按照目标值来进行估算,2025年我国氢燃料电池汽车推广进度会不会迎来一个新台阶?
从目前的政策导向来看,氢燃料电池汽车的发展已经有了基本的基调。《2025年能源工作指导意见》,提到要稳步推动燃料电池汽车试点应用。这一政策的制定,不仅为燃料电池汽车的发展提供了一定的指引,也反映出我国对新能源及氢能产业的探索与布局。
“综观通篇约5000多字的《2025年能源工作指导意见》,大部分篇幅还是放在石化燃料及电网的能源安全、储备及优化。”王昊骏表示,氢燃料的项目属于“壮大新能源产业新型态”,主要就是增加能源配置上的弹性。氢燃料还并非主角,而是仍在寻找最佳定位的配角。这也说明,我们在氢燃料电池汽车推广上,不要急于求成。
从市场层面来看,氢燃料电池汽车的发展也呈现出明显的区域性差异。2024年,我国氢燃料电池汽车的产销量仍在增长,但整体规模仍较小。据势银(TrendBank)统计,截至目前国内氢车保有量仅完成了2025年目标的56.4%,且2024年销量下滑,不及预期。行业内对2025年氢车市场普遍持保守态度,氢车仍存在系统性问题,尚得不到解决,短期内发展将持续低迷。
“相较于2024年,2025年中国的保有量应该会呈现正成长的局面。”王昊骏认为,在全球其他主要市场如欧洲及美国等,或将与2024年持平或衰退,就目前面临的结构性问题而言,氢燃料电池车短期内难以出现爆炸性成长。
尽管如此,氢燃料电池汽车的市场潜力还是不容小觑。特别是在长途运输、商用车领域,氢燃料电池汽车因其较长的续航里程和较短的加氢时间,得到了较为广泛的关注。随着技术的不断进步和政策的持续支持,氢燃料电池汽车产业还是有望进入规模化发展阶段。
盖世小结:一场与时间的赛跑
清华大学欧阳明高教授指出,氢燃料电池汽车普及需要跨越“成本鸿沟”和“基建设施死亡谷”。当锂电池车已经占据市场先机,氢燃料电池汽车需要的不仅仅是技术突破,更是一场重构能源生态的野心。氢燃料电池汽车的未来,或许正如那句诗:“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。”
只有在困境中不断探索与突破,氢燃料电池汽车才能真正迎来属于自己的“风口”。
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