氫燃料電池在能源密度和快速充氫上具有優勢，發展前景較好，但存在技術難題。中國石化經濟技術研究院專家指出，目前的主要問題包括氫氣和電池(催化劑)生產成本高、儲氫材料量產及成本降低難以實現突破等。從長遠看，包括氫燃料電池車在內的新能源汽車的關鍵技術終將實現質的突破，將從根本上改變目前以石油為基礎的能源格局。石化企業可在氫氣供應、加油加氣-充電-加氫一體化運營，以及汽車輕量化材料、高端化材料開發方面適時介入新能源汽車產業鏈，實現石化產業鏈的轉型與調整，培育新的利潤增長點。

未來能源的替代可能

“發達國家把氫作為能源管理，創制了科學安全的氫加注站建設和車載氫罐技術標準及監測體系，有力地推動了燃料電池汽車商業化。建議借鑒先進經驗，盡快破除標準檢測障礙和市場準入壁壘，加強和完善氫能生產、儲運和供銷體系建設，及時的推動燃料電池產業的產業化。”全國政協副主席、中國科學技術協會主席萬鋼在中國電動汽車百人會(2019)論壇中表示。

迄今為止，人類歷史上已發生過兩次能源革命。第一次能源革命是煤炭取代木材成為主導能源，第二次能源革命是石油取代煤炭成為主導能源。盡管目前化石能源仍居主導地位，但是考慮到化石能源資源的緊缺性日益凸顯，汽車排放造成的環境污染和石油資源枯竭正日益加劇，尋找清潔的替代能源是每一個國家必須解決的問題。燃料電池完全不進行燃料燃燒，而是通過電化學反應直接將燃料的化學能轉化成電能，因此能量轉化效率可高達45%～60%，約是內燃機的兩倍，隨著技術的進步還可以更高。氫燃料電池汽車不排放硫化物、氮氧化物等有害氣體，也不產生溫室氣體二氧化碳。氫燃料電池汽車不存在純電動車充電時間長、續航里程短的弊病。

早在20世紀60年代，燃料電池就因其體積小，容量大的特點成功應用于航天領域。進入70年代后，隨著技術的不斷進步，氫燃料電池逐步被應用于發電和汽車。如今，伴隨各類電子智能設備的崛起及新能源汽車的風靡，氫燃料電池主要應用于固定領域、運輸領域、便攜式領域等三大領域。目前氫燃料電池的主流發展方向是氫燃料電池汽車。燃料電池直接將燃料的化學能轉化成電能，能量轉換效率高。相比純電動車搭載的動力鋰電池，氫燃料電池質量輕，補充能量的時間短，加氫只需3至5分鐘，續航里程長，大于600千米。

面對需求缺口，中國欲“彎道超車”

據了解，氫能源公交車加一次氫氣只需要5～10分鐘，一天只需加氫氣一次，能跑400公里。從第一臺燃料電池車1966年問世，歷經31年靜默期，美日和歐盟重新認識到，氫燃料電池除了軍工國防的作用外，還能廣泛應用在能源互聯網、新能源汽車等領域。于是2000年前后，燃料電池汽車的應用開始被發達國家所關注。

在那之后，一些國家通過建立能源法案、能源戰略、技術路線圖等途徑，積極發展氫能源在內的清潔能源，嘗試以此減少對傳統一次能源的依賴。從全球加氫站建設來看，國外加氫站設施建設更為完善，發展較為迅速。目前，大力發展燃料電池汽車加氫站的國家主要由美國、德國、日本，并制定了長期的發展規劃，其中日本成為世界上加氫站最多的國家。據統計，全球目前建成的加氫站已經超過了300座。相比國外，我國加氫站發展較為滯后。

近年來，我國對發展氫能產業高度重視，出臺了系列有利于氫能和發展的相關產業政策。2016年4月，國家發展改革委、國家能源局等聯合發布的《能源技術革命創新行動計劃(2016—2030年)》，提出了能源技術革命重點創新行動路線圖，部署了15項具體任務，“氫能與燃料電池技術創新”位列其中，標志著氫能產業已被納入國家能源戰略。

2016年6月，國家發展改革委、能源局、工信部聯合發布《中國制造2025-能源裝備實施方案》將燃料電池和氫能開發利用作為專門章節;被《國家創新驅動發展戰略綱要(2016)》列為引領產業變革的顛覆性技術;2017年，國家能源局批準多項棄風棄光制氫儲能項目;2018年1月，國家科技部已將“可再生能源與氫能技術”列入重點專項，積極加以支持研究。從各國氫能源產業規劃來看，多數國家是以氫燃料電池為突破口，逐步完善氫能源產業配套，并在2040～2050年實現氫能源社會。國際氫能委員會發布的《氫能源未來發展趨勢調研報告》顯示，到2050年，氫能源需求將是目前的10倍，到2030年，全球燃料電池乘用車預計將達到1000萬至1500萬輛。在這一輪新“競賽”中，中國正摩拳擦掌準備“彎道超車”。

技術進步促成本下降

實現氫燃料電池車在世界范圍內的領先和“彎道超車”，仍需解決全產業鏈的多個難題，其中氫氣的制備、存儲技術難題需要首先解決。中國可再生能源協會專委會主任蔣利軍教授認為，氫能源的制作和儲運方面仍有許多需要攻克的問題。

目前氫氣的儲存方式主要由三種：高壓氣態儲存、低溫液態儲存、固態吸氫材料儲存。高壓氣態儲氫目前應用最廣泛，常用35Mpa和70Mpa壓力等級。對于大規模儲氫，液氫在安全性、儲氫量、成本、擴容能力和氫氣品質等方面具備優勢。

我國氫氣運輸體系也尚不完善。氫氣輸送方式主要有氣氫輸送、液氫輸送等。目前，世界氫能產業比較發達的地區，如歐洲、北美和日本等都在發展氫能產業的同時，重點推進氫液化和液氫儲運加氫等基礎設施建設。但液化1kg的氫氣需要耗電4-10千瓦時，液氫的存儲也需要耐超低溫和保持超低溫的特殊容器，成本較高。氣氫輸送分為管道輸送、長管拖車和氫氣鋼瓶輸送。管道輸送一般用于輸送量大的場合，美國、加拿大及歐洲多個工業地區都有氫氣管道，目前氫氣管道總長度已經超過1.6萬千米，法國和比利時之間建有世界最長的輸氫管道，長約400千米。長管拖車運輸距離不宜太遠，用于輸送量不大的場合;氫氣鋼瓶則用于輸送量小且用戶比較分散的場合。液氫輸送一般采用罐車和船，可進行長距離輸送。目前氫氣輸送網絡系統尚不成熟，不利于氫燃料電池技術大規模商用化應用。

此外，氫能和燃料電池的技術創新與產業發展，是典型的跨領域創新發展的過程。為了使氫燃料電池降低成本和提高耐久性，技術進步是降低氫燃料電池產業化成本的首要手段。攻克的目標主要指向膜電極組件和雙極板：現有的高分子質子交換膜生產工藝復雜，急需改進和優化，比如降低催化劑中鉑含量，提高利用率。將金屬和石墨復合制成的復合雙極板性能優良，且加工工藝相對簡單，材料成本也較低，可以重點發展用以替代脆性大的石墨雙極板。成本的降低不僅依靠技術的進步，而且有賴于規模化生產。美國能源局經過測算，認為只有當燃料電池的成本降至50美元/千瓦時，才能與內燃機汽車相競爭。

基礎設施鋪設待提速

在氫能源汽車產業鏈上， 加氫站是上游制氫運氫與下游燃料電池汽車應用的重要樞紐。完善加氫站的建設，有利于加快氫能源汽車的普及和技術研發進程。

據勢銀智庫統計，截止2017年年底，全球目前約有328座加氫站。截止2018年3月，日本是第一個達到100座加氫站的國家。據不完全統計，截至2018年12月，中國共有25座建成的加氫站，另有多座在建，全國各地很多城市的加氫站也都在建設/規劃中， 據估計，2019年預計將達到100座左右。根據全國氫能標準化技術委員會《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書》(2016)，為氫燃料電池基礎設施建設設定了近期、中期及遠期目標。規定2020年在京津冀、長三角、珠三角、武漢等氫能與燃料電池產業發達地區率先實現氫能汽車及加氫站的規模化推廣應用，建成小規模的氫基礎設施網絡，加氫站總數達100座以上;固定式燃料發電達20萬千瓦，燃料電池運輸車輛達到1萬輛。2030年，燃料電池車輛保有量達200萬輛，加氫站總數達1000座以上，初步形成與燃料電池車輛保有量相匹配的供氫網絡。2050年，加氫站服務區域覆蓋全國氫能產業發達地區，參照加油站分布狀況及要求，完成高速公路加氫站布局;燃料電池車輛保有量達到1000萬輛。

同濟大學汽車學院副教授呂洪指出，對氫能的認識和戰略定位至關重要。雖然我國已在國家戰略層面明確將氫能作為能源架構中的一個重要組成部分，并將燃料電池汽車定位為我國汽車行業發展的主流方向之一，但如果仍將氫氣歸屬于危險化學品而非能源，會導致難以在普通消費者群體中進行產品的推廣和普及。專家指出，加氫站的建設必須由點及線、由線到面地進行布局。氫能源汽車通常優先發展商用客車。加氫站早起的布置可以選區公交線路的起點和終點進行建設，然后在公交線路的沿途增設適當的數量，這是由點及線的過程。氫能源商用車促進加氫站網絡線的形成，氫能源乘用車加氫也會變得便捷起來。氫能源乘用車的能源補給服務得到完善，又會促進加氫站由線拓展到面，進而逐漸形成完整的區域化加氫網絡。加氫站的結構與加油站相差不大，可以通過適當的手段將加油站改造成加氫站。

我國有世界上最龐大的汽車消費市場，對能源結構的轉型需求迫切，對氫燃料電池汽車的扶持政策十分優越，且產業鏈也在加緊布局，這些條件都為氫能源汽車在中國的發展提供最佳契機。