燃料電池行業發展環境分析第一節宏觀經濟環境分析一、宏觀經濟運行（一）國民經濟總體回升向好全年國內生產總值335353億元，按可比價格計算，比上年增長8.7%，增速比上年回落0.9個百分點。分季度看，一季度增長6.2%，二季度增長7.9%，三季度增長9.1%，四季度增長10.7%。分產業看，第一產業增加值35477億元，增長4.2%；第二產業增加值156958億元，增長9.5%；第三產業增加值142918億元，增長8.9%。第一產業增加值占國內生產總值的比重為10.6%，比上年下降0.1個百分點；第二產業增加值比重為46.8%，下降0.7個百分點；第三產業增加值比重為42.6%，上升0.8個百分點。從圖3看，經濟增速呈現明顯的“V型”，在國家大規模經濟刺激政策下，我國經濟實現V型反彈。數據來源：國家統計局2005年以來我國年度GDP及其增長數據來源：國家統計局2006年以來我國GDP季度增長情況同時，經濟增長的動力也逐步趨向平衡：由政府財政刺激政策主導的投資增長在下半年開始逐步向房地產投資和私人部門投資需求過渡；出口在4季度也出現了明顯的恢復；全年的消費增長則穩定在較高水平。其中，從12月的數據看，“三駕馬車”驅動力也趨于平衡：當月城鎮固定資產增速回落至24.1%，而出口和社會消費品零售增速則分別回升至17.7%和17.5%。考慮到世界經濟見底反彈，2010年初在出口穩步復蘇帶動下，外需對經濟的貢獻將會由負轉正，內外需對經濟的貢獻會更加平衡；而投資方面，房地產投資增速有望繼續走高，政府投資比例會有所下降，政府投資和民間投資也將會更加平衡。因此，預計2010年“三駕馬車”對經濟的拉動和貢獻將更趨平衡，也更具備可持續性。但在經濟快速復蘇的背景下，通貨膨脹和資產價格泡沫風險開始顯現，產能過剩問題依然嚴峻，同時，貨幣、財政政策調整、退出可能性增大，這是2010年經濟增長面臨的主要風險。三大需求對GDP增長的貢獻最終消費對GDP的貢獻率（%）52.5最終消費對GDP的拉動（百分點）4.6資本形成對GDP的貢獻率（%）92.3資本形成對GDP的拉動（百分點）8.0凈出口對GDP的貢獻率（%）-44.8凈出口對GDP的拉動（百分點）-3.9生產法GDP不變價增長速度（%）8.7數據來源：國家統計局（二）固定資產投資持續增長，年末顯著放緩，城鎮固定資產投資194139億元，增長30.5%，加快4.4個百分點，比1-11月的32.1%顯著放緩，而12月單月城鎮固定資產投資增速已經回落至24.1%，由于政策重點指向了調結構，固定資產投資開始放緩。同時，由于政策調控預期和年末的信貸收緊，房地產投資增速在四季度也有所回落。2007年以來城鎮固定資產投資累計增速情況分產業來看，第一產業投資增長49.9%，第二產業投資增長26.8%，第三產業投資增長33.0%，第一產業投資增長明顯高于第二和第三產業。從全年來看，第一產業固定資產投資增速下降幅度比較大，但在2010年1季度這種情況會隨著政府對強農惠農體制的建設和農業投入力度的加大而有所改觀；第二產業固定資產投資增速開始呈現出回升態勢，隨著經濟持續恢復和企業盈利能力的提高，投資意愿進一步增強，今年會繼續增長；第三產業在三季度前呈現出較快增長，而在四季度有所回落，隨著產業結構的調整，第三產業固定資產投資增速有望保持在較高水平。2003年以來分產業固定資產投資累計增速情況伴隨著工業企業利潤的好轉和企業家信心的提高，企業投資意愿進一步增強，并且積極財政政策進一步延續，因此我們認為2010年投資仍將保持較快增長，但由于政策逐步回歸正常以及基數效應，投資增速較09年會略有回落，投資結構上也隨政策著力點的變化而有所調整。（三）工業生產逐漸加快，規模以上工業增加值比上年增長11%，增速比上年回落1.9個百分點。其中，規模以上工業增加值一季度增長5.1%，二季度增長9.1%，三季度增長12.4%，四季度增長18%。分輕重工業看，重工業增長11.5%，輕工業增長9.7%。分地區看，東、中、西部地區分別增長9.7%、12.1%和15.5%。2006年以來工業增加值增速情況規模以上工業增加值年內呈現加速增長的態勢，11月、12月單月增速分別達19.2%和18.5%，已經處于歷史較高水平。這與PMI處于56.6的景氣高點相符合，也預示著2010年一季度工業增速仍將在去年低基數的基礎上保持高位。四季度重工業增速超過20%，進一步拉大與輕工業增速的差距，我們認為這一方面由于去年同期重工業受危機影響較大，基數較低；另一方面則受到進口、出口在四季度大幅回暖和消費持續旺盛的帶動。綜合全年來看，前三季度是投資和消費帶動工業走出低迷，四季度則是出口和消費拉動工業強勁增長。2008年以來工業增加值增速與PMI對比情況（四）消費保持平穩增長全年社會消費品零售總額125343億元，比上年增長15.5%；扣除價格因素，實際增長16.9%，比2008年加快2.1個百分點。其中，受到汽車補貼等促消費政策和房地產市場火爆銷售的影響，汽車、家具、建材消費最為強勁，同比增長達32.3%，35.5%，26.6%，遠超平均水平，表明消費結構升級提速。2007年以來國內名義消費增速情況，居民收入實現穩定增長，有利于消費的穩定增長。全年城鎮居民家庭人均總收入18858元，其中城鎮居民人均可支配收入17175元，比上年增長8.8%，扣除價格因素，實際增長9.8%。農村居民人均純收入5153元，比上年增長8.2%，扣除價格因素，實際增長8.5%。2003年以來國內居民收入情況鑒于2010年進一步推進的消費刺激政策和進一步深化的分配制度改革，可以預期，旺盛的消費仍將在2010年延續和提升，對經濟增長的拉動貢獻增加。（五）進出口總額全年下降，自11月份由降轉升我國對外貿易累計進出口總值為22072.7億美元，比2008年（下同）下降13.9%，略高于2007年的貿易總值。其中出口12016.7億美元，下降16%；進口10056億美元，下降11.2%。全年貿易順差1960.7億美元，減少34.2%。數據來源：國家統計局2005-2009貨物進出口總額11月份進出口總額同比漲幅由負轉正，當月增長9.8%，12月份外貿進出口呈現恢復性強勁反彈，進出口總值2430.2億美元，同比增長32.7%，環比增長16.7%；其中出口1307.3億美元，為歷史上月度出口值的第四高位，同比增長17.7%，環比增長15%；進口1122.9億美元，創造了月度進口值的歷史新高，同比增長55.9%，環比增長18.8%。當月貿易順差184.4億美元，同比減少52.8%。我國進出口月度增速情況12月份中國出口增速遠超市場預期，反映境外市場正在快速回升，也反映了中國的主要出口伙伴美國和歐盟等經濟體也正在經歷快速的回升，印證了此前美國失業率的小幅回落可能將會是一個趨勢性回落。經濟形勢的這種變化將會增加物價上升的壓力，由此各國政策退出的時點可能會提前。但美國等經濟體失業率仍處于高位，隨著中國出口增速的快速回升，貿易摩擦將進一步加劇，這也會對中國出口形成抑制。與出口的變化相似，中國進口增速也遠超市場預期，顯示中國國內需求持續強勁，我們認為中國擴張性的政策效果仍將延續，隨著出口的轉好，擴內需的政策需求將有所減弱，國內政策收縮力度將有所增強。（六）居民消費價格和生產價格全年下降，年底出現上升居民消費價格比上年下降0.7%。其中，城市下降0.9%，農村下降0.3%。分類別看，八大類商品價格四漲四落：煙酒及用品上漲1.5%，醫療保健和個人用品上漲1.2%，食品上漲0.7%，家庭設備用品及維修服務上漲0.2%；居住下降3.6%，交通和通信下降2.4%，衣著下降2.0%，娛樂教育文化用品及服務下降0.7%。居民消費價格11月份同比漲幅由負轉正，當月上漲0.6%，12月份上漲1.9%。全年工業品出廠價格下降5.4%，12月份由負轉正，當月上漲1.7%。全年原材料、燃料、動力購進價格下降7.9%；商品零售價格下降1.2%。數據來源：國家統計局2006年以來我國CPI、PPI走勢情況二、金融運行及財政和貨幣政策（一）金融運行貨幣供應方面，12月末廣義貨幣（M2）余額60.6萬億元，比上年末增長27.7%，增幅同比加快9.9個百分點；狹義貨幣（M1）22.0萬億元，增長32.4%，加快23.3個百分點；市場貨幣流通量（M0）38246億元，增長11.8%，回落0.9個百分點。信貸方面，金融機構本外幣新增貸款9.4萬億元，同比增長96%。其中，中長期貸款累計新增7.1萬億元，約占全年新增貸款的76%。從新增貸款的流向看，排名前三位的是基礎設施建設、房地產及工業行業。基礎設施主要行業本外幣中長期貸款累計新增2.5萬億元；而房地產開發貸款累計新增5764億元，個人消費性住房貸款累計新增1.4萬億元，這兩項貸款占比超過全年金融機構本外幣新增貸款的21%；另外，工業中長期貸款新增1萬億元。月度信貸投放規模人民幣匯率方面，我國的人民幣匯率政策是：繼續完善人民幣匯率形成機制改革，進一步發揮市場供求在匯率形成中的基礎性作用，保持人民幣匯率在合理均衡水平上的基本穩定。由于人民幣匯率的變動，對我國經濟的多方面將產生不同的影響，其變動也受到多種因素的制約，所以人民幣匯率政策以保持穩定為主。10月以來，外界對于人民幣升值壓力顯著加大，不僅來自于發達國家，也來自于國際組織和發展中國家。發展中國家的呼吁無疑加大了人民幣升值壓力，以海外人民幣NDF市場為例，目前蘊含的人民幣未來12個月升值預期已上升至3.5%。預計明年1季度中國出口同比增長明顯復蘇之際，人民幣將恢復升值。（二）未來政策趨于收緊從目前財政政策出臺的形勢看，政策開始有節奏收緊。消費方面，12月9日，國務院總理溫家寶主持召開的國務院常務會議基本為明年的消費政策定調，除將二手房出售營業稅征免時限由2年恢復到5年、1.6升以下小排量乘用車車輛購置稅減征率提高至7.5%之外，其他優惠政策一律延續。但房地產領域是個例外，針對高房價，中央連續出臺多項針對規范土地出讓和抑制投機性購房的政策，并提高了存款準備金，這有效的遏制了投資性和投機性需求，但房地產政策依然未觸及地方土地財政，在開發商沒有降價動力，房價居高不下、樓市泡沫顯現的情況下，政策會不會轉向引起高房價的這一根本，值得期待。從投資看，前11月固定資產投資一直保持30%以上的增速，但12月，固定資產投資回落至24.1%，比上月下降0.2個百分點，比5月的高點回落14.6個百分點。這同政府控制信貸、規范地方政府融資行為、抑制房價的行為密不可分。在4萬億的投資計劃中，2010年新增中央投資計劃安排5885億元，但在經濟V型反彈后，這一計劃能否得到落實也存在很大的不確定性。從貨幣政策看，央行提早加息的可能性在加大。最近政策收縮的力度和時間部分的超出預期，顯然政府在宏觀調控方面正在表現出更多的前瞻性；而且物價的上漲也有所加快。從通脹的變化和政府調控表現出的前瞻性來看，央行提早加息的可能性正在上升；雖然從防范熱錢的角度出發，央行不應當在美聯儲加息之前加息。第二節燃料電池行業政策環境分析一、重點政策匯總來，國家頒布的與燃料電池行業相關的政策中，最主要的就是促進燃料電車汽車等新能源汽車行業的發展，擴大新能源汽車的需求，對相關產品提供補貼。燃料電池行業相關政策匯總時間政策名稱政策思路2009.01財政部、科技部公布《節能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》新能源汽車示范推廣2009.03國務院辦公廳出臺《汽車產業調整和振興規劃》支持大中城市示范推廣燃料電池汽車等新能源汽車2009.03北京新能源汽車產業聯盟正式開始運行整合國內新能源領域優勢資源2009.06工業和信息化部發布《新能源汽車生產企業及產品準入管理規則》新能源汽車行業結構調控2009.08《鼓勵進口技術和產品目錄(版)》擴大先進技術、關鍵設備及元器件和重要資源性產品、原材料進口2009.12《關于促進上海新能源汽車產業發展的若干政策規定》促進燃料汽車等新能源汽車發展的地方政策2009.12國務院總理溫家寶主持召開國務院常務會議，決定2010年將節能與新能源汽車示范推廣試點城市由13個擴大到20個新能源汽車示范推廣試點擴大數據來源：相關部委、世經未來整理二、重點政策及重大事件分析（一）財政部、科技部公布《節能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》1月23日，財政部、科技部公布了《節能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》，決定在北京、上海、重慶、長春、大連、杭州、濟南、武漢、深圳、合肥、長沙、昆明、南昌13個城市開展節能與新能源汽車示范推廣試點工作。辦法指出，以財政政策鼓勵在公交、出租、公務、環衛和郵政等公共服務領域率先推廣使用節能與新能源汽車，對使用單位購買節能與新能源汽車給予補助。其中，中央財政重點對購置節能與新能源汽車給予補助，地方財政重點對相關配套設施建設及維護保養給予補助。這次財政支持的節能與新能源汽車主要指混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車。具體來看，乘用車和輕型商用車中，混合動力汽車按照節油率分為五檔補貼標準，最高每輛車補貼5萬元，純電動汽車每輛補貼6萬元，燃料電池汽車每輛補貼25萬元。十米以上城市公交客車另有標準，其中混合動力客車分為使用鉛酸電池混合動力系統和使用鎳氫電池、鋰離子電池混合動力系統兩類，最高補貼額分別為每輛8萬元和42萬元；純電動客車每輛補貼50萬元，燃料電池客車每輛補貼60萬元。辦法還規定，示范推廣的節能與新能源汽車與同類傳統車型相比必須符合一定技術標準：混合動力乘用車和輕型商務車節油率須達到5%以上，混合動力客車節油率須達到10%以上。同時，生產企業對動力蓄電池等關鍵零部件必須提供不低于3年或15萬公里(以先到者為準)的質保期限。據統計，國內多家汽車企業已涉足新能源車，部分車型已推向市場，但表現不佳。豐田普銳斯，本田混合動力思域、比亞迪雙模電動車等都由于高價陷入銷量僵局，辦法的出臺將有效改善這一局面，促進節能與新能源汽車向規模化、產業化發展。政策點評：當前，我國節能與新能源汽車正處于從研發向規模產業化過渡的重要關頭。新能源汽車作為一種新的技術發展方向，在真正大規模市場化、產業化之前，還存在著車輛成本高、產業鏈不完整、基礎設施不健全等諸多困難。因此，有必要通過政策引導加強我國節能與新能源汽車的自主創新和產業化發展，組織進行大規模的示范運行，考核產品、培育市場、完善產業鏈、降低成本，使我國自主創新的節能與新能源汽車逐步發展成為有競爭力的產品，加快實現產業化。燃料電池汽車是燃料電池行業的主要下游行業之一，而燃料電池汽車作為新能源汽車的一部分受到了國家政策的大力支持。在國家對新能源汽車的補貼標準中，燃料電池汽車相對于其他新能源汽車而言補貼標準較高，具體來看，乘用車和輕型商用車中，燃料電池汽車每輛補貼25萬元，十米以上城市公交燃料電池客車每輛補貼60萬元。盡管這與燃料電池汽車成本較高不無關系，也說明了國家對燃料電池汽車的重視。（二）國務院辦公廳公布《汽車產業調整和振興規劃》3月20日，國務院辦公廳公布《汽車產業調整和振興規劃》。這是十大產業振興規劃中最早頒布的一個，也是最早交出令人振奮答卷的一個。《規劃》著重擴內需、調結構，政策非常明確，看得見“真金白銀”。《規劃》中提出的調整和振興，主要有四個方面的內容：一是市場結構的調整。《規劃》明確提出開展“汽車下鄉”，開拓農村市場，這一措施對汽車產業的快速發展起到了非常重要的作用。目前，開拓汽車農村市場的第一步目標已經實現，農村銷售網絡已經逐步建立，銷售勢頭越來越好。二是產品結構的調整。《規劃》中提出：“改造現有生產能力，形成50萬輛純電動、充電式混合動力和普通型混合動力等新能源汽車產能，新能源汽車銷量占乘用車銷售總量的5％左右。主要乘用車生產企業應具有通過認證的新能源汽車產品。”在這方面，開了好頭，已經在13個HYPERLINK城市進行了新能源汽車“十城千輛”的示范性試點。三是技術結構的調整。規劃中提出，擴大自主品牌的汽車市場比例，達到“自主品牌乘用車國內市場份額超過40％，其中轎車超過30％”的目標。受益于購置稅優惠和“汽車下鄉”等措施，我國自主品牌乘用車共銷售4HYPERLINK57.70萬輛，占乘用車銷售總量的44％，在轎車領域的市場份額也超過了30％，《規劃》目標提前實現。四是產業組織結構的調整。《規劃》中提出，通過兼并重組，形成2至3家產銷規模超過200萬輛的大型汽車企業集團，4至5家產銷規模超過100萬輛的汽車企業集團，產銷規模占市場份額90％以上的汽車企業集團數量由目前的14家減少到10家以內。從的情況來看，HYPERLINK上汽集團產銷規模已經突破200萬輛，一汽和東風都接近200萬輛，重組后的長安集團也達到了170多萬輛，HYPERLINK北汽集團提前實現了百萬輛的目標，這5家企業集團的銷量占銷售總量的71％，比上年提高了9個百分點，產業集中度進一步提高。《規劃》提出的這一目標，有望在2011年達到。政策點評：《規劃》對燃料電車汽車等新能源汽車的支持主要體現在資金、技術和政策重視等三個方面。在資金方面，提出啟動國家節能和新能源汽車示范工程，由中央財政安排資金給予補貼，支持大中城市示范推廣混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車等節能和新能源汽車。技術方面，提出推動純電動汽車、充電式混合動力汽車及其關鍵零部件的產業化，掌握新能源汽車的專用發動機和動力模塊（電機、電池及管理系統等）的優化設計技術、規模生產工藝和成本控制技術；建立動力模塊生產體系，形成10億安時（Ah）車用高性能單體動力電池生產能力；發展普通型混合動力汽車和新燃料汽車專用部件。（三）新能源汽車生產企業及產品準入管理規則作為新能源HYPERLINK汽車的生產準入管理部門，工信部對2007年10月6日發布的新能源汽車生產準入管理規則進行了修訂，并于6月發布了新版的《新能源汽車生產企業及產品準入管理規則》。規則的調整主要表現在三個方面：第一，規則強調關注一個新興產業的形成，注重研發能力的培養和提高，要求生產企業至少掌握車載能源系統、驅動系統和控制系統這三大系統中一個系統的核心技術。第二，規則還針對新能源新產品設計了多種靈活政策，以鼓勵研發和使用。其中，一是要針對新能源汽車所采用技術方案的多樣性，根據新能源汽車整車系統及關鍵總成技術的成熟程度，國家和行業標準的完善程度，以及產業化程度的不同情況，將其分為起步期、發展期、成熟期三個不同階段，分別實施不同的管理制度，并在條件成熟時將對三個階段重新調整劃分；二是允許改裝車企業自制新能源汽車底盤；三是在國家和行業標準不完備的條件下，允許按照經過審查機關審議和確認的企業標準來檢驗產品；四是針對新能源汽車產量較小情況，在生產條件上適量給予放松。第三，規則充分注意到保護用戶和第三者的利益，將風險控制在最小的范圍內。由于新能源汽車的技術、安全等方面有可能存在一定的風險和不穩定性，對起步期和發展期的產品的生產批量、示范運行的區域以及銷售區域、售后服務承諾、產品質量和安全跟蹤等方面進行了一定的限制。政策點評：《規則》對新能源汽車提出了明確的定義，提出新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車（BEV，包括太陽能汽車）、燃料電池電動汽車（FCEV）、氫發動機汽車、其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等各類別產品。根據新能源汽車整車、系統及關鍵總成技術成熟程度、國家和行業標準完善程度以及產業化程度的不同，將其分為起步期、發展期、成熟期三個不同的技術階段。從《規劃》對這三個不同技術階段的定義來看，燃料電池汽車尚處于從起步期向發展期的過渡階段。盡管大批新能源轎車已開始量產，但是成本問題仍然是阻礙新能源車輛進入市場的重要原因之一。雖然新能源汽車有利節能環保，但是目前這類車的造價依然很高。比如燃料電池客車的單車造價在300萬元左右，燃料電池轎車的單車成本也在100多萬元，而混合動力轎車也要比普通汽車貴幾千到幾萬元。以一款1.5升排量的傳統轎車為例，按照目前國內的車市行情，1.5升排量的傳統轎車價格不會超過15萬元，而豐田1.5L普銳斯的價格卻近30萬元；同樣使用93號汽油，一輛傳統家用汽車行駛15萬公里需要花費的燃油費用約為7萬元，而一輛混合動力汽車15萬公里需要花費的燃油費用約為3萬元。三、政策未來發展趨勢目前，燃料電池行業相關的政策主要涉及燃料電池汽車的示范與推廣等方面，燃料電車汽車的發展是燃料電池行業發展最快的領域，而燃料電池發電則由于受到多方面制約而尚處于試驗階段，商業化運用在未來十年很有可能逐步開始。與燃料電池汽車相關的主要政策發展趨勢是：一是繼續推進新能源汽車購買補貼政策，并為私人購車優惠松綁。私人購買新能源汽車補貼標準有望于1月公布，推行私人購買節能與新能源汽車補貼政策。補貼幅度和標準將接近公共服務領域購買新能源車的補貼辦法。未來新能源汽車補貼政策的范圍和力度有望加強，以進一步推動新能源汽車行業的發展。二是新能源汽車發展規劃。該規劃最遲于2010年3月將正式對外公布，規劃中將明確指出中國新能源汽車業的各階段及各環節發展目標，如將關鍵零部件國產化率掛鉤。此外，針對新能源汽車發展的5項配套扶持措施也在籌劃中。新能源汽車發展規劃的頒布將為我國包括燃料電池汽車在內的新能源汽車的發展設定時間表，有利于加快新能源汽車的發展速度。三是明確新能源汽車相關標準。我國正在組織制定新能源汽車的性能條件標準，以搶占世界標準這一制高點。據了解，聯合國有關機構將于2010年3月重新修訂全球汽車標準，其中包括混合動力和電動汽車的全球統一安全標準。目前勝算最大的為日本的安全標準方案。第三節燃料電池行業技術環境分析一、各種燃料電池的主要原理和特點（一）堿性燃料電池（AlkalineFuelCell，AFC）堿性燃料電池是以堿性溶液為電解質，將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置，是最早獲得應用的燃料電池，由于其電解質必須是堿性溶液，一般采用35%-45%的KOH或NaOH溶液作為電解質，因此而得名堿性燃料電池。該技術也是發展最快的一種燃料電池，主要為空間任務，包括航天飛機提供動力和飲用水。在1973年的阿波羅登月飛船上成為其主電源。在AFC中，濃KOH溶液既當作電解液，又作為冷卻劑。它起到從陰極到陽極傳遞OH-的作用，氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液，以其成本低，易溶解，腐蝕性低，而成為首選電解質。AFC的組成和反應循環圖AFC的催化劑主要用貴金屬鉑、鈀、金、銀和過渡金屬鎳、鈷、錳等。電池的工作溫度一般為80攝氏度，一些新型設計可以將其工作溫度降低到23-70度，因此，它們的啟動也很快，但其電力密度卻比質子交換膜燃料電池的密度低十來倍，在汽車中使用顯得相當笨拙。不過，它們是燃料電池中生產成本最低的一種電池，因此可用于小型的固定發電裝置。堿性燃料電池對能污染催化劑的一氧化碳和其它雜質也非常敏感。此外，其原料不能含有一氧化碳，因為一氧化碳能與氫氧化鉀電解質反應生成碳酸鉀，降低電池的性能。AFC的優點是：（1）效率高，因為氧在堿性介質中的還原反應比其他酸性介質高；（2）因為是堿性介質，可以用非鉑催化劑；（3）因工作溫度低，堿性介質，所以可以采用鎳板做雙極板。AFC的缺點是：（1）因為電解質為堿性，易與CO2生成K2CO3、Na2CO3沉淀，嚴重影響電池性能，所以必須除去CO2，這給其在常規環境中應用帶來很大的困難。（2）電池的水平衡問題很復雜，影響電池的穩定性。（二）磷酸燃料電池（PhosphoricAcidFuelCell，PAFC）磷酸燃料電池是以濃磷酸為電解質，以貴金屬催化的氣體擴散電極為正、負電極的中溫型燃料電池。可以在150～220℃工作。具有電解質穩定、磷酸可濃縮、水蒸氣壓低和陽極催化劑不易被CO毒化等優點，是一種接近商品化的民用燃料電池。磷酸燃料電池的基本組成和反應原理是：燃料氣體或城市煤氣添加水蒸氣后送到改質器，把燃料轉化成H2、CO和水蒸氣的混合物，CO和水進一步在移位反應器中經觸媒劑轉化成H2和CO2。經過如此處理后的燃料氣體進入燃料堆的負極(燃料極)，同時將氧輸送到燃料堆的正極(空氣極)進行化學反應，借助觸媒劑的作用迅速產生電能和熱能。磷酸型燃料電池基本組成和反應原理PAFC的優點：作為一種中低溫型燃料電池，不但具有發電效率高、清潔、適應多樣燃料、無噪音、運轉費低、設置場所限制少、大氣壓運轉容易操作、安全性優良、部分負荷特性好等特點，而且還可以熱水形式回收大部分熱量。PAFC用于發電廠包括兩種情形：分散型發電廠，容量在10-20MW之間，安裝在配電站；中心電站型發電廠，容量在100MW以上，可以作為中等規模熱電廠。PAFC電廠比起一般電廠具有如下優點：即使在發電負荷比較低時，依然保持高的發電效率；由于采用模塊結構，現場安裝簡單，省時，并且電廠擴容容易。PAFC的缺點：電催化劑必須用貴金屬；磷酸燃料電池的效率比其它燃料電池低，約為40%-45%，其加熱的時間也比質子交換膜燃料電池長。（三）熔融碳酸鹽型燃料電池（MoltenCarbonateFuelCell，MCFC）熔融碳酸鹽型燃料電池是第二代燃料電池，由于其電解質是一種存在于偏鋁酸鋰（LiAlO2）陶瓷基膜里的熔融堿金屬碳酸鹽混合物而得其名。熔融碳酸鹽燃料電池是由多孔陶瓷陰極、多孔陶瓷電解質隔膜、多孔金屬陽極、金屬極板構成的燃料電池。其電解質是熔融態碳酸鹽，通常是鋰和鉀，或鋰和鈉金屬碳酸鹽的二元混合物。MCFC的優點：它是一種高溫電池（600～700℃），電極反應活化能小，不論是氫的氧化還是氧的還原，都不需要高效催化劑，節省了貴金屬的使用，降低了成本；可使用CO含量高的燃料氣體，如煤氣、天然氣；電池排放的余熱溫度高達400℃，可以回收利用，總效率已可達90%以上；具有效率高（高于40%）、噪音低、無污染、燃料多樣化（氫氣、煤氣、天然氣和生物燃料等）、余熱利用價值高和電池構造材料價廉等諸多優點，是未來的綠色電站。50年代初，熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）由于其可以作為大規模民用發電裝置的前景而引起了世界范圍的重視。在這之后，MCFC發展的非常快，它在電池材料、工藝、結構等方面都得到了很大的改進，但電池的工作壽命并不理想。到了80年代，它已被作為第二代燃料電池，而成為實現兆瓦級商品化燃料電池電站的主要研究目標，研制速度日益加快。現在MCFC的主要研制者集中在美國、日本和西歐等國家。現已基本接近商品化生產，但由于其制備成本高而未能廣泛應用。MCFC的缺點：高溫以及電解質強的腐蝕性對電池各種材料的長期耐腐蝕性具有非常嚴格的要求，電池壽命受到一定限制；單體電池邊緣的高溫濕密封技術難度大，尤其是遭受腐蝕嚴重的陽極區；電池系統需要CO2循環，將陽極產生的CO2重新輸送到陰極，增加了系統結構的復雜性。（四）固體氧化物燃料電池(SolidOxideFuelCell，SOFC)固體氧化物燃料電池屬于第三代燃料電池，是一種在中高溫下直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化成電能的全固態化學發電裝置。固體氧化物燃料電池單體主要組成部分由電解質、陽極或燃料極、陰極或空氣極組成。固體氧化物燃料電池的工作原理與其他燃料電池相同。在固體氧化物燃料電池的陽極一側持續通入燃料氣，例如：氫氣、甲烷、城市煤氣等，具有催化作用的陽極表面吸附燃料氣體，并通過陽極的多孔結構擴散到陽極與電解質的界面。在陰極一側持續通人氧氣或空氣，具有多孔結構的陰極表面吸附氧，由于陰極本身的催化作用，使得O2得到電子變為O2-，在化學勢的作用下，O2-進入起電解質作用的固體氧離子導體，由于濃度梯度引起擴散，最終到達固體電解質與陽極的界面，與燃料氣體發生反應，失去的電子通過外電路回到陰極。SOFC與第一代燃料電池(磷酸型燃料電池)、第二代燃料電池(熔融碳酸鹽燃料電池)相比它有如下優點：1、廣泛采用陶瓷材料作電解質、陰極和陽極，具有全固態結構，無材料腐蝕和電解液腐蝕等問題；2、較高的電流密度和功率密度，是目前功率密度最高，燃料利用率最高的一類燃料電池；3、燃料適用范圍廣，可直接使用氫氣、烴類(甲烷)、甲醇等作燃料，而不必使用貴金屬作催化劑；4、能提供高質余熱，實現熱電聯產，燃料利用率高，能量利用率高達80％左右，是一種清潔高效的能源系統；5、陶瓷電解質要求中、高溫運行(600～1000℃)，加快了電池的反應進行，還可以實現多種碳氫燃料氣體的內部還原，簡化了設備。這類電池最適合于分散和集中發電。SCFC的缺點主要是對陶瓷材料的要求高、組裝相對困難、成本高，預熱和冷卻系統復雜，不容易建立。（五）質子交換膜燃料電池(protonexchangemembranefuelcell，PEMFC）質子交換膜燃料電池，也叫固體聚合物燃料電池是一種低溫燃料電池，由于其電解質是由質子（H+）導電聚合物構成而得其名。其單電池由陽極、陰極和質子交換膜組成，陽極為氫燃料發生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學反應的催化劑，質子交換膜作為電解質。工作時相當于一直流電源，其陽極即電源負極，陰極為電源正極。PEMFC是繼AFC、PAFC、MCFC、SOFC之后正在迅速發展起來的溫度最低、比能最高、啟動最快、壽命最長、應用最廣的第五代燃料電池，具有如下優點：（1）其發電過程不涉及氫氧燃燒，因而不受卡諾循環的限制，能量轉換率高，其理論熱效率可達85%-90%，目前的實際效率大約是內燃機的兩倍；（2）發電時不產生污染，當采用純氫為燃料時，PEMFC的唯一產物是水，可以做到零排放；（3）發電單元模塊化，可靠性高，組裝和維修都很方便，工作時也沒有噪音。所以，質子交換膜燃料電池電源是一種清潔、高效的綠色環保電源。其廣闊的應用前景可與計算機技術相媲美。經過多年的基礎研究與應用開發，質子交換膜燃料電池用作汽車動力的研究已取得實質性進展，微型便攜電源和小型移動電源已達到產品化程度，中、大功率質子交換膜燃料電池發電系統的研究也取得了一定成果。質子交換膜燃料電池由于工作溫度低（80℃左右）、啟動快、比功率高、結構簡單、操作方便等優點，被公認為電動汽車、固定發電站等的首選能源。不同燃料電池類型主要特征對比類型工作溫度電解質能量轉換效率所用燃料技術狀態及應用AFC80℃堿性溶液40%以上純H2高度發展，20世紀60年代已在航天中成功應用，可作為特殊地面應用。PAFC150～220℃濃磷酸40%-45%煤氣、天然氣、甲醇等高度發展，適用于特殊需求、區域性分散電站。MCFC600～700℃熔融堿金屬碳酸鹽混合物40%以上煤氣、天然氣、甲醇等適宜建區域性分散電站，正在進行現場實驗，需延長壽命，才能有競爭力，實現商業化。SOFC600～1000℃陶瓷材料80％左右煤氣、天然氣、甲醇等適宜建造大、中型電站、分散電站，電池結構選擇開發廉價制備技術。PEMFC80℃左右質子（H+）導電聚合物85%-90%純H2、天然氣高度發展，適用于分散電站、電動車、潛艇推動、各種可移動電源、家庭動力源。已有電動車樣車，需降低成本，盡早實現產業化資料來源：世經未來整理二、行業技術未來發展趨勢預測燃料電池技術雖然取得很大進步，但和現在成熟的內燃機技術及產業化要求相比還有很多工作要做，才能實現產業化，這也是未來行業技術的發展趨勢。發展趨勢主要表現為以下5個方面。1、適應性燃料電池汽車在不同氣候(如高溫或低溫地區)、不同環境(如高海拔、沙塵大、空氣質量差的地區)和不同交通情況(如頻繁變動工況或頻繁停啟工況等)下的適應性將進一步提高。2、可靠性和耐久性目前燃料電池電堆僅有約2000h的壽命，內燃機的壽命一般是5000h以上。目前在北京示范的燃料電池公共汽車平均完好率為92%，而同期運營的柴油公共汽車平均完好率為99.16%，同時燃料電池公共汽車的故障率比傳統車高，所以須進一步提高燃料電池汽車的可靠性和耐久性。3、總能量效率提高燃料電池汽車總能量效率的大量研究工作正在進行，如本田汽車公司、巴拉德公司于2006年已把燃料電池堆的工作溫度從60～80℃提高至90～95℃，而更高工作溫度的燃料電池正在開發。一旦高溫膜(工作溫度120℃以上)研發成功，燃料電池技術將會有根本性的突破。此外，各種制氫、儲氫的新技術也在發展之中。4、成本降低燃料電池汽車成本的許多工作正在進行，如質子交換膜，目前價格是500～600美元/m2。2006年11月，豐田汽車公司開發的一種新型質子交換膜的目標價格是10美元/m2。這種膜基本性能已通過臺架試驗，試制成燃料電池后再進行試驗。另一較貴的部件是鉑催化層，為了降低鉑的用量，采用納米技術等的研究工作也在進行。此外，燃料電池早期研發時選用的零部件是當時已有的通用件，隨著研究工作深入，現在已發展出各種專門技術公司及專用零部件公司，從而為提高可靠性和耐久性、改進性能和降低成本創造條件。5、基礎設施基礎設施配套建設匱乏也是產業化需要解決的問題。如加氫站，維修、配件供應等，它將會由點到線、到小區域示范和試用，再逐步擴大、延伸和推廣，這需要幾十年的時間。目前，北京和上海各只有一個加氫站在示范運行。燃料電池是燃料電池汽車發展的最關鍵技術之一，作為最早開發車用燃料電池堆技術的加拿大巴拉德公司，目前其技術水平處于國際領先地位。該公司預計到2010年車用燃料電池堆體積能量密度達到2500W/L，耐久性達到5000h，燃料電池堆產量在年產50萬套時成本降到30美元/kW，低溫啟動在-30℃，從啟動到輸出50%額定功率時為30s。屆時其燃料電池的耐久性、低溫啟動和體積能量密度完全能滿足美國能源部設定的燃料電池汽車的商業化技術目標。

第四節燃料電池應用分析燃料電池應用范圍燃料電池由于具有高效、環保等優點，能夠廣泛應用于能源發電、家用電源、汽車工業、航空航天、建筑及便攜式燃料電池產品等領域。航天工業是燃料電池開發應用最早、最成功的領域。堿性燃料電池和質子交換膜電池都可以在常溫下啟動，且能量密度高，是理想的航天器工作電源。特別是采用氫作為原料時，工作時排出的水可供宇航員飲用，這樣就不用攜帶飲用水。燃料電池在建筑方面的應用主要包括提供電能和提供冷熱源，因此稱建筑冷熱電聯產系統。即由位于建筑物現場或附近的燃料電池裝置提供建筑所需要的電，回收利用發電裝置產生的廢熱并轉換成蒸氣、熱水、冷水等，為建筑供熱、供冷。便攜式燃料電池產品主要包括手機、數碼相機等數碼產品需要的微型燃料電池。由于技術和成本尚不成熟，最近幾年微型燃料電池仍不會對以干電池和鋰電池為代表的主流電池構成較大沖擊，但由于它具有清潔環保、性能優越等優勢，隨著研制技術的不斷提高，燃料電池也將朝著高容量和微型化方向發展，必將有著廣泛的應用前景。能源發電、燃料電池汽車和便攜式燃料電池是燃料電池最重要的三個用途，相對而言燃料電池汽車和便攜式燃料電池發展較快，而能源發電則由于技術和成本因素在短時間內難以推廣應用，下面就這三個主要用途簡要介紹。一、燃料電池發電（一）燃料電池發電系統燃料電池發電系統通常由燃料處理系統、燃料電池電堆單元、直流電輸出調節系統以及熱管理系統等組成。電池需要的燃料是H，因此，天然氣、CO、CH等燃料必須經重整后才能使用。重整氣體（約含70%H，10%CO）進入燃料極，空氣（約含20%O）由壓縮機或鼓風機送人空氣極。在電堆中進行電池反應，生成水并產生直流電。電池系統的電壓由構成電堆的單電池數量確定。輸出調節系統依據電池的用途將直流轉換成交流電或輸出直流電。在電池反應過程中還放出熱量（其熱值與電池工作溫度相關），熱管理系統將熱量排出電堆外并予以利用。通常高溫排熱的利用途徑較多，低溫排熱的利用技術正在開發研究中。反應生成的水經水處理裝置處理后可作為純凈水利用，或作為燃料重整反應所需的反應物。燃料電池發電系統組成示意圖（二）燃料電池發電與火力發電相比具有優勢普遍認為燃料電池發電是未來最有吸引力的發電方法之一。燃料電池發電是直接將燃料的化學能通過電化學反應轉換成電能，與常規火力發電裝置比較，燃料電池具有發電效率高、污染小、占地小等突出優點。燃料電池發電與常規火力發電比較燃料電池發電火力發電AFCPAFCMCFCSOFC煤天然氣重油效率/（%）45～6040～4545～6050～6036～3837～4138～40SO2排放量/（kg/mw·h）無無1.51.58.20.234.55NO2排放量/（kg/mw·h）無無0.040.043.21.83.2CH排放量/（kg/mw·h）無無無無0.150.135~51.27粉塵排放量/（kg/mw·h）無無0.160.140.365～0.6800.090.045~0.320適用規模/（MW）獨立電源中型電站大、中型電站大、中型電站>100>100>100（三）燃料電池發電的經濟性燃料電池發電的投資成本正在不斷的降低，目前PEMFC的國外商業價格為1500美元/kW，PAFC的價格為3000美元/kW。燃料電池發電與常規的火電投資比較不能單考慮電源投資，還應將長距離輸電、配電投資與廠用電、輸電能耗和兩種能源轉換裝置的效率考慮在內。如此來計算綜合投資，大型的火電廠約為1.3~1.5萬元/kW。發電消耗的燃料為燃料電池的2倍以上，按目前國內天然氣最低市價計算，當發電時間超過70000h以后，用燃料電池發電將比用傳統的熱機發電更經濟。在實際發電工程中還應考慮傳統的熱機發電占地面積大、環境污染重的問題。隨著燃料電池發電技術的不斷完善，造價將會不斷的降低，特別是在規模化生產后，其造價將大幅度的下降，有理由相信，不久的將來這種發電方式會對傳統熱機發電構成挑戰。將來的電網系統將是現有的大電廠和中小燃料電池共存的狀態。因為大電網有其優越性的同時，也存在著缺點，如高電壓長距離輸電將有6%~8%的損失。而分散的中小型燃料電池電站可以在許多地點建立，可以減少送電損失（輸氣能量損失一般僅為3%），同時能為電網調峰做出貢獻。中小型分散式電源將靈活地適應季節性和地域性的電力需求變化。（四）發達國家燃料電池發電的進展燃料電池發電技術是電力工業中的高新技術，已受到普遍重視。美國燃料電池發電技術的研究開發主要由美國能源部組織實施，其中一個重要的目的就是形成新的高技術產業，為美國的經濟注入新的活力。日本的東京電力公司、關西電力公司及其它公用事業單位是日本燃料電池開發及商業化的主要承擔者和推動者，其目的也是為電力公司注入新的經濟增長點以獲得巨大的經濟效益和社會效益。以美國為例，1997年，美國總統克林頓頒發了“改善氣候行動計劃”，燃料電池被確定為一項關鍵技術，聯邦政府為此制定了一項“美國聯邦燃料電池發展計劃”，目的是通過燃料電池的商業化來減少溫室氣體排放量。在這項計劃中，對每一個燃料電池的新用戶資助1000美元/kW的優惠。結果，僅在1998年，就有42臺200kWPAFC發電機組投入運行。美國政府鼓勵在一些對環境敏感的地區建立燃料電池發電站。此外，政府已促使美國所有的軍事基地安裝200kW燃料電池發電機組。通過這些措施，加速燃料電池的商業化，并提高國家能源的安全性。美國政府投入巨資研究開發燃料電池發電技術的另一個目的，就是要保持美國在這一領域的領先地位。隨著商業化過程不斷深入，將逐步形成新的高技術產業，為美國的經濟注入新的活力，提供更多的就業機會。美國能源部的燃料電池發展計劃如下：PAFC已商業化，不再投入資金進行研究開發。PAFC目前的發電效率為40％～45％(LHV)，熱電聯產的熱效率為80％(LHV)。2010年，燃用天然氣的250kW～200MWMCFC分散電源達到商業化，100MW以上MCFC的中心電站也進入商業化；2020年，100MW以上燃煤MCFC中心發電站進入商業化。MCFC技術目標是運行溫度為650℃，發電效率達到60％(LHV)，組成聯合循環的發電效率為70％(LHV)，熱電聯產的熱效率達到85％(LHV)以上。目前已完成25kW和100kWSOFC現場試驗，正在進行SOFC的商業化設計。預計2010年，250kW～20MW燃用天然氣的SOFC以分布式電源形式進入商業化，100MW以上燃用天然氣的SOFC以中心電站形式進入商業化；2020年，100MW及以上容量的燃煤SOFC以中心電站的形式進入商業化。SOFC技術目標是：運行溫度為1000℃，發電效率達到62％(LHV)，組成聯合循環的發電效率達到72％(LHV)，熱電聯產的熱效率達到85％(LHV)以上，燃煤時發電效率可達到65％(LHV)，這一目標預計2010年完成。美國能源部(DOE)對美國潛在的燃料電池市場的預測認為：2010年，美國年需求燃料電池發電容量約2335～4075MW。現在美國的燃料電池年生產能力為60MW，商業化的價格為2000～3000美元/kW。若年生產能力達到100MW/a，商業化的價格可達到1000～1500美元/kW。若能達到2000～4000MW/a的生產能力，燃料電池的原材料費僅200～300美元/kW。那么燃料電池的價格則有可能達到900～1100美元/kW，此時可完全與常規的發電方式競爭。（五）我國燃料電池發電的進展我國將燃料電池用于發電還處于研究階段，僅有試驗裝置問世，與美國等發達國家差距較大。2008年，我國首次完成大面積雙極板熔融碳酸鹽燃料電池堆發電試驗。此項燃料電池發電技術研發課題由華能集團公司所屬西安熱工研究院承擔，是華能集團“綠色煤電”關鍵技術研發項目中的一個子課題，其目標是設計研發并建成２～５千瓦高溫燃料電池發電系統試驗臺和電池堆，內容包括熔融碳酸鹽燃料電池的性能研究、燃料電池堆組裝技術研究、高溫燃料電池尾氣余熱利用等技術。試驗結果表明，西安熱工研究院自主設計的雙極板結構合理，易于加工，能夠滿足５～１０千伏熔融碳酸鹽燃料電池堆的設計要求。課題組已完成５千瓦熔融碳酸鹽燃料電池發電系統的設計方案，正在進行５千瓦熔融碳酸鹽燃料電池堆的研制工作。底，華南理工大學獨立研發的300kw質子交換膜燃料電池示范電站啟用。該發電廠徹底顛覆傳統煤電模式，在熱和電都得到充分利用的情況下，能量利用率可達90%。示范電站可以實現24小時運轉，產生的電流直接輸送到學校的380V低壓電網上，滿負荷運行時可滿足電站附近的豪華準五星級酒店——華工國際學術中心正常運營。目前這一項目已得到華電、粵電的“青睞”，相關部門正在洽談在大學城建設一個6000-10000千瓦燃料電池發電廠。二、燃料電池汽車（一）燃料電池汽車的構造燃料電池以其特有的燃料效率高、質量能量大、功率大、供電時間長、使用壽命長、可靠性高、噪聲低及不產生有害排放物NO2等優點正在引起世界各國的注意。與內燃機汽車相比，氫燃料電池電動汽車有害氣體的排放量減少99%，CO2的生成量減少75%，電池能量轉換效率約為內燃機效率的2.5倍。這種電池將有可能成為繼內燃機之后的汽車最佳動力源之一。近年來一些廠家，如戴姆勒-克萊斯勒、豐田、通用、本田、日產、福特等公司都開發了自己的燃料電池電動汽車(FCEV)。汽車界人士認為FCEV是汽車工業的一大革命，是21世紀真正的純綠色環保車，是最具實際意義的環保車種。燃料電池車的動力系統與混和動力車大體相似，主要由控制系統、驅動系統、輔助動力系統和電池組等部分構成，其中輔助動力為燃料電池。在車輛行駛之初，蓄電池處于電量飽滿狀態，其能量輸出可以滿足車輛要求，燃料電池動力系統不需要工作；電池電量低于60％時，燃料電池動力系統起動；當車輛能量需求較大時，燃料電池動力系統與蓄電池組同時為驅動系統提供能量；當車輛能量需求較小時，燃料電池動力系統為驅動系統提供能量的同時，還給蓄電池組進行充電。燃料電池汽車構造示意圖（二）燃料電池汽車的優勢1、發電效率很高燃料電池采用化學能直接轉換電能的發電方式，而火力發電是將煤炭、石油燃燒產生的熱能轉換成為動能，然后再將動能轉換成電能，使發電效率大打折扣。如：石油發電的綜合能源利用效率不過35.3%，而氫燃料電池的最大發電效率可達82.9%，相當于石油發電效率的2.35倍。2、無送電損失燃料電池可在汽車上將燃料的化學能直接轉換為電能，現場直接發電并向用電設備直接傳送，所以不存在送電損失問題。而火力發電的遠距離送變電損失則高達6%左右。3、環境負荷小燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水，本身工作不產生一氧化碳和二氧化碳，也沒有硫和微粒排出。因此，氫燃料電池汽車是真正意義上的零排放、零污染的車，氫燃料是完美的汽車能源。4、燃料類型廣泛燃料電池發電時所用的燃料是氫和氧，其中氧可以從空氣中直接獲取，實際工作時所需燃料只有氫。制取氫所使用的燃料則是多樣化的，如：天然氣、甲醇、乙醇(酒精)、石油和煤炭等化石燃料。通過再生能源制氫（電解水制氫、太陽能電解制氫、生物制氫）形成循環利用系統，這種循環系統特別適用于邊遠地區，使系統建設成本和運行成本降低。由此可以降低人類對石油的依賴性，符合應對石油匱乏的全球能源戰略。5、經濟性好試驗表明，氫燃料電池車輛的能耗經濟性可達到傳統汽油車的2~3倍，從節約能源的角度來看，燃料電池汽車明顯優于用內燃機的普通汽車。（三）發達國家燃料電池汽車發展概況20世紀60年代和70年代，美國首先將燃料電池用于航天，作為航天飛機的主要電源。此后，美國等西方各國將燃料電池的研究轉向民用發電和作為汽車、潛艇等的動力源。世界各著名汽車公司相繼投入較多的人力和物力，開展燃料電池電動汽車的開發研究。在北美，各大汽車公司加入了美國政府支持的國際燃料電池聯盟，各公司分別承擔相應的任務，生產以新的燃料電池作動力的汽車。美國通用汽車公司在美國能源部的資助下，推出了以質子交換膜燃料電池(PEMFC，也稱為離子交換膜燃料電池或固體高聚合物電解質燃料電池)和蓄電池并用提供動力的轎車。美國福特汽車公司現已研制出從汽油中提取氫的新型燃料電池，其燃料效率比內燃機提高1倍，而產生的污染則只有內燃機的5%。加拿大巴拉德(Ballard)汽車公司是PEMFC燃料電池技術領域中的世界先驅公司，自1983年以來，Ballard公司一直從事開發和制造燃料電池。1992年巴拉德公司在政府的支持下，為運輸車研制了88kM的PEMFC動力系統，以PEMFC為動力做試驗車進行演示。1993年巴拉德公司推出了世界上第一輛運用燃料電池的電動公共汽車樣車，裝備105kW級PEMFC燃料電池組，能載客20人，對于一般城市公共汽車，采用碳吸附系統儲備氣態H2即可連續運行480km。目前，Ballard燃料電池的體積功率已達到1kW/L的目標。在日本燃料電池系統發展中豐田公司處于領先地位。豐田的目標是開發能量轉換效率達到傳統汽油機2.5倍的燃料電池，且能和現用的汽(柴)油汽車一樣方便地添加燃料。日本還在1981年開發了熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)，隨后又研制了磷酸燃料電池(PAFC)，1992年又開發了比功率高、工作溫度低、結構緊湊和安全可靠的PEMFC。在歐洲燃料電池的開發中德國的西門子和意大利的DeNo公司處于領先水平。德國奔馳公司和西門子公司合作于1996年推出了裝有PEMFC的NECARll小客車。法國也開發出使用“運程”燃料電池的電動汽車“Fever”，它以低溫儲存的氫和空氣作燃料，發電功率達20kW，電壓為90V，且采用先進的電子控制系統對電力系統進行控制，并把制動時產生的能量儲存在蓄電池里，以備汽車起動或加速時使用。（四）我國燃料電池汽車發展概況在我國，燃料電池汽車是“十五”期間全國12個重大研究專項之一。其中，質子膜關鍵技術被列為山東省第一號科技攻關項目，取得了重大突破。遼寧新源動力股份有限公司承接國家“863”重大科研項目，研制了200kW、110kW、60kW、30kW、10kW、5kW燃料電池系統、燃料電池電站、便攜式電源等產品。在“十一五”期間，我國繼續加大對燃料電池汽車的研發投入，推動核心技術產業化。由清華大學和北京富源新技術開發總公司聯合研制的我國第一輛質子交換膜燃料電池電動旅游觀光車，展示了國內研制電動車的最新技術。與汽車工業發達國家相比，我國發展新能源汽車雖然起步不晚，但國內汽車企業關鍵技術并不先進，存在核心技術“卡殼”的瓶頸，使國產燃料電池汽車產業化面臨諸多挑戰。（五）燃料電池汽車發展趨勢由于燃料電池汽車，尤其氫燃料電池汽車可以實現零污染排放，驅動系統幾乎無噪音，且氫能取之不盡、用之不竭，使燃料電池汽車成為近年來汽車企業關注的焦點。為了獲得競爭優勢，各國紛紛出臺政策，加速推進燃料電池關鍵技術的研發。預計到2010年，世界燃料電池汽車將發展到4萬輛，其市場構成比例分別為：歐洲占40.5%，美國占38.0%，日本約占20.3%。從技術方面看，燃料電池的小型化、續航能力的提高、低溫啟動性、耐久性、氫燃料的回收以及降低成本將成為未來燃料電車汽車生產技術發展的方向。（1）燃料電池組的小型化對增大汽車的有效利用空間意義重大，是整車制造企業優先考慮的課題，也是汽車用戶普遍關心的問題。影響燃料電池體積的技術指是“輸出功率密度/體積（W/L）”。日本規定輸出功率密度與體積之比達到2kW/L這一水平才能認定為小型化。（2）續駛里程。氫燃料電池汽車與純電動汽車同樣面臨續航能力的課題，目標是使其具有象傳統燃油汽車那樣的便利性。國外最近成功研發了具有代表性的70MPa車載氫貯存裝置，一次加注氫燃料后的續駛里程可達到830km。這標志著燃料電池汽車的續駛里程能夠隨著燃料電池汽車的發展同步提高。（3）低溫啟動性氫燃料。汽車的低溫啟動性能限制了汽車的應用范圍，一直作為一個技術難題受到行業關注，并持續進行全力破解。可喜的是，目前國外已有少數企業突破了這一技術瓶頸，號稱可在-30℃寒冷環境下的低溫啟動，并已經通過了試驗與驗證，但-40℃的低溫啟動目標尚未突破。（4）耐久性。燃料電池汽車的耐久性集中在燃料電池上。日本豐田汽車公司發表了燃料電池的膜-電極接合體（MEA：MembraneElectrodeAssembly）4階段耐久性改善計劃，在系統泄漏、觸媒電極退化導致的電壓下降等關鍵材料和技術方面分階段提高，使系統的耐久性大幅改善。技術目標為：燃料電池系統性能下降至30%時的壽命提高至25年；系統性能下降至10%的壽命提高至15年。在防止燃料交叉泄漏方面也將實現突破性改善。影響燃料電池材料（MEA）使用壽命和性能的一個重要的關聯要素是氫燃料的純度。目前國際標準規定氫純度為99.99%，并且對CO和硫磺成分的混入量提出了嚴格限制標準。上述不良成分對燃料電池的影響極大，然而高純度氫的制取與氫生產成本互為矛盾，需要二者合理兼顧。所以，在氫燃料達標范圍內提高燃料電池的使用壽命，便成了永久的課題。（5）氫燃料的回收。從降低氫燃料消耗的理念出發，燃料電池排出口的氫燃料回收再利用技術同樣引起重視。為此，在氫燃料中保有適量非活性的氦氣，也是氫燃料制取中需要考慮的課題。（6）降低成本。成本是推廣燃料電池汽車的最大障礙。在取得電池組小型化、提高續駛里程、改善低溫起動性能、滿足耐久性使用要求的前提下，降低成本、實現產業化和商品化成為必須實現的目標。為實現續駛里程830km的目標，將貯氫罐的耐壓能力由35MPa提高到70MPa，采用碳纖維材料制作耐高壓貯氫罐將使成本大幅增加。除此之外，降低燃料電池的外圍設備的成本也不可忽視。比如，研制高溫、低溫無需加濕條件也可運轉的電池組；實現冷卻系統、加濕裝置等外圍設備的簡單化、低成本化等。日本提出，到2030年使燃料電池成本降低至目前的1/100；整車售價由目前的數千萬日元降低到數百萬日元。到2020年，使燃料電池汽車的售價與普通汽車價格相當。通過以上分析可以看出，以氫為動力的燃料電池汽車是最理想的新能源汽車，但面臨的技術門檻和經濟性障礙仍需要一定