氫燃料電池汽車全球發展現狀及對鋼鐵行業的影響

2026-04-16 08:26:12

　　康斌

　　第21屆聯合國氣候變化大會（巴黎氣候大會）上通過的《巴黎協定》，提出了將全球平均氣溫上升幅度（較前工業化時期）控製在2攝氏度以內的目標。近年來，歐盟、日本、韓國、中國等先後提出了各自的碳達峰、碳(tan)中(zhong)和(he)目(mu)標(biao)。為(wei)實(shi)現(xian)這(zhe)些(xie)目(mu)標(biao)，鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)和(he)汽(qi)車(che)製(zhi)造(zao)行(xing)業(ye)都(dou)在(zai)積(ji)極(ji)探(tan)索(suo)有(you)效(xiao)降(jiang)低(di)碳(tan)排(pai)放(fang)的(de)方(fang)式(shi)。鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業(ye)將(jiang)研(yan)究(jiu)重(zhong)點(dian)放(fang)在(zai)了(le)氫(qing)冶(ye)金(jin)及(ji)其(qi)實(shi)現(xian)方(fang)式(shi)上(shang)，汽(qi)車(che)製(zhi)造(zao)行(xing)業(ye)也(ye)先(xian)後(hou)研(yan)發(fa)出(chu)了(le)混(hun)合(he)動(dong)力(li)汽(qi)車(che)、純電動汽車、氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)等(deng)。如(ru)今(jin)，越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)汽(qi)車(che)製(zhi)造(zao)企(qi)業(ye)開(kai)始(shi)研(yan)發(fa)氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)，鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)關(guan)注(zhu)氫(qing)能(neng)利(li)用(yong)。為(wei)了(le)實(shi)現(xian)碳(tan)中(zhong)和(he)，兩(liang)大(da)行(xing)業(ye)都(dou)瞄(miao)準(zhun)了(le)低(di)碳(tan)排(pai)放(fang)的(de)氫(qing)能(neng)利(li)用(yong)技(ji)術(shu)。

　　氫燃料電池汽車利用催化劑（通常是鉑）將jiang儲chu氫qing罐guan中zhong的de氫qing氣qi分fen解jie成cheng氫qing離li子zi和he電dian子zi，然ran後hou再zai使shi氫qing離li子zi通tong過guo質zhi子zi膜mo與yu空kong氣qi中zhong的de氧yang氣qi發fa生sheng反fan應ying以yi產chan生sheng電dian能neng。氫qing燃ran料liao電dian池chi汽qi車che的de能neng量liang轉zhuan換huan是shi在zai靜jing態tai下xia完wan成cheng的de，無wu噪zao聲sheng、無振動，且運行溫度低，功率響應快。燃料電池直接將燃料的化學能轉化成電能，能量轉換效率為45%~50%，而一般的內燃機車能量轉化效率約為30%。氫燃料電池功率由配置單體電池的片數決定，而續航裏程則由氫燃料罐的大小（儲氫容量）來決定。氫燃料電池汽車不排放硫氧化合物、氮氧化合物等有害氣體，也不排放二氧化碳，是一種綠色汽車。

　　氫燃料電池汽車主體結構由高壓儲氫罐、燃料電池（反應堆）、升壓逆變器、動力控製單元、電動機、驅動電池等組成（如圖1）。

　　質子膜燃料電池（Proton Exchange Membrane）是燃料電池汽車的動力源。質子膜燃料電池的核心部件是膜電極組件（MEA），包括質子交換膜、催化層、qitikuosancengdengpiancengjiegou。zhejicengcailiaojingguoreyachengxinghoubianxingchengmodianjizujian，qiliangcexuzhuangshangmifengquan，ranhouzaifangzhiyushuangjibanzhijian，youcigouchengdantidianchi，ruogankuaidantidianchibianzuhechengranliaodianchidui。zhizijiaohuanmoshizhizuoqingranliaodianchideguanjiancailiao，yibanzhanranliaodianchixitongchengbende5%。目前，全球能夠商業化供應氫燃料電池質子交換膜材料的隻有美國杜邦公司和一家日本公司。2014年，我國山東東嶽集團生產的普通燃料電池膜使用壽命僅800小時，2015年其使電池膜使用壽命達到了2000小時，2016年東嶽膜DF260達到國際燃料電池汽車膜使用要求，在奔馳公司的壽命加速測試中突破了6000小時。全球鉑金年產量大約200噸，普通燃料電池汽車對於鉑金的需求已經由1克/千瓦下降至0.3克/千瓦，在實驗室條件下有可能實現0.1克/千瓦。2015年，豐田在其生產的每一輛氫燃料電池汽車上使用了100克的鉑金，而目前其已將鉑金使用量下調到了10克/輛，其目標是到2025年使單車鉑金用量下降至5克。

　　世界主要國家氫燃料電池汽車

　　發展現狀

　　日本著力打造氫能社會，製定了國家氫能基本戰略，確定了到2050年氫能社會建成目標以及具體行動計劃。截至2017年底，日本擁有的氫燃料電池汽車超過2000輛。在2021年nian東dong京jing奧ao運yun會hui上shang，日ri本ben成cheng功gong使shi用yong氫qing氣qi作zuo為wei奧ao運yun主zhu火huo炬ju的de燃ran料liao。這zhe是shi奧ao運yun會hui曆li史shi上shang首shou次ci主zhu火huo炬ju使shi用yong不bu排pai放fang二er氧yang化hua碳tan的de燃ran料liao。東dong京jing奧ao運yun會hui除chu了le把ba氫qing氣qi作zuo為wei火huo炬ju燃ran料liao之zhi外wai，還hai在zai奧ao運yun村cun周zhou圍wei建jian立li加jia氫qing站zhan，奧ao運yun會hui期qi間jian24小時為氫燃料電池汽車提供加氫服務。日本計劃到2025年擁有可上路的氫燃料電池汽車20萬輛，到2030年達到80萬輛，並在國內建成投用900座加氫站。

　　2015年，由液化空氣集團、戴姆勒、林德、OMV、殼牌和道達爾6家氫能產業的龍頭企業結成了“H2 Mobility”企業聯盟，以社會產業資本的身份一同支持德國氫能產業發展，為氫燃料電池汽車建設氫基礎設施。“H2 Mobility”企業聯盟計劃到2023年建成並投用400座加氫站。中國的長城汽車於2018年10月份與“H2 Mobility”企業聯盟簽署了諒解備忘錄，通過提供額外投資收購了該聯盟大約5%的股份，成為其第7個股東。2020年6月10日，德國聯邦內閣通過了《國家氫能戰略》，對德國未來氫能的生產、運輸、使用和再利用以及相應的技術創新和投資建立一個統一、連lian貫guan的de政zheng策ce框kuang架jia。該gai戰zhan略lve有you助zhu於yu德de國guo實shi現xian其qi氣qi候hou目mu標biao，是shi該gai國guo創chuang建jian新xin的de經jing濟ji價jia值zhi鏈lian及ji進jin一yi步bu和he其qi他ta國guo家jia發fa展zhan國guo際ji能neng源yuan政zheng策ce合he作zuo所suo必bi須xu的de措cuo施shi，保bao障zhang了le德de國guo能neng源yuan供gong應ying係xi統tong的de安an全quan。此ci外wai，德de國guo漢han堡bao市shi也ye於yu近jin幾ji年nian啟qi動dong了le氫qing能neng示shi範fan應ying用yong項xiang目mu——“HyCity”計劃（氫能城市計劃），涵蓋了氫氣製取、運輸、儲存及燃料電池應用的氫能全產業鏈。德國致力於開發集風力發電、電解水製氫、高壓儲氫及燃料電池發電技術於一體的氫能應用技術，並建立多個氫能示範應用中心。

　　2019年，韓國發布“氫能經濟發展路線圖”，計劃到2019年底在該國境內普及4000輛以上氫燃料電池汽車；到2025年建立年產量達10萬輛氫燃料電池汽車的生產體係；到2040年分階段生產620萬輛氫燃料電池汽車。韓國政府還計劃在公共交通領域普及氫燃料電池汽車，力爭到2022年有2000輛、到2040年有4萬輛氫燃料電池公交車投入使用。此外，韓國警方於今年用氫燃料電池汽車替換了820輛警務大巴。韓國計劃到2040年將現有的14座加氫站增建至1200座，將燃料電池年發電量增加至15吉瓦（達到2018年韓國發電總量的7%～8%）。該路線圖若順利落實，到2040年韓國政府便可創造出43萬億韓元的年產值和42萬個工作崗位。

　　據中國汽車工業協會研究數據顯示，2019年全國氫燃料電池汽車產銷量分別為2831輛、2737輛，運營加氫基礎設施有28座zuo。中zhong國guo現xian有you的de氫qing燃ran料liao電dian池chi汽qi車che主zhu要yao是shi商shang用yong車che，氫qing燃ran料liao電dian池chi乘cheng用yong車che還hai處chu於yu示shi範fan運yun行xing階jie段duan。在zai燃ran料liao電dian池chi叉cha車che方fang麵mian，中zhong國guo已yi有you東dong莞guan氫qing宇yu等deng企qi業ye布bu局ju。然ran而er，目mu前qian製zhi約yue我wo國guo氫qing燃ran料liao電dian池chi汽qi車che發fa展zhan的de瓶ping頸jing包bao括kuo燃ran料liao電dian池chi耐nai久jiu性xing、關鍵材料及核心零部件、氫供給等。

　　現代汽車的

　　“氫燃料電池重型卡車生態圈”

　　現代汽車為了順利推動XCIENT Fuel Cell氫qing燃ran料liao電dian池chi重zhong型xing卡ka車che的de普pu及ji，構gou築zhu了le獨du樹shu一yi幟zhi的de氫qing燃ran料liao生sheng態tai係xi統tong，並bing借jie由you該gai生sheng態tai係xi統tong將jiang氫qing燃ran料liao電dian池chi重zhong型xing卡ka車che推tui向xiang市shi場chang。為wei此ci，現xian代dai汽qi車che牽qian頭tou構gou建jian“氫燃料電池重型卡車生態圈”，將氫燃料生產企業、加氫站基礎設施構建聯合組織及重型卡車客戶公司綁定在了一起。

　　Hyundai Hydrogen Mobility公司（由現代汽車和瑞士專業氫能源解決方案企業H2 Energy公司成立的合資企業）作為氫燃料電池卡車的供應商，以合作夥伴的身份加入了由全球21家能源公司和物流企業聯合成立的瑞士氫能源移動出行協會（H2 Mobility Switzerland Association），與加氫領域的各大主體建立了戰略合作關係。此外，H2 Energy公司作為現代汽車的合作夥伴，也是瑞士氫能源移動出行協會的會員，於2020年聯合全球知名能源企業Alpiq公司和Linde公司在瑞士成立了首家生產商業用氫能源的合資企業（Hydrospider公司），將氫燃料生產主體也納入了“氫燃料電池重型卡車生態圈”。

　　氫氣密度小，難以儲運，但熱值高。氫氣的儲運成本高，與氫氣的特性有關。氫氣在1個標準大氣壓下的密度為0.0899克/升，熱值為1.4億焦耳/千克，也就是大約1公斤氫氣完全釋放的電能有39千瓦時，轉換效率最高為60%。1千克氫氣所含能量與3.3升柴油所含的能量大致相同。相關數據計算得出，7千克氫氣足夠為40噸級卡車提供大約96公裏的動力。

　　Hydrospider公司致力用水力發電的剩餘電力通過電分解（電解水）的方式來生產氫能源，基本不會排放出汙染物質。Hydrospider公司生產的環保氫能源，將由H2 Energy公司和Hyundai Hydrogen Mobility公司積極供應至瑞士氫能源移動出行協會的會員企業構建的加氫站。這意味著現代汽車致力構建的“氫燃料電池重型卡車生態圈”具ju備bei創chuang新xin結jie構gou，同tong時shi涵han蓋gai了le加jia氫qing站zhan構gou建jian主zhu體ti和he卡ka車che需xu求qiu渠qu道dao。隨sui著zhe現xian代dai汽qi車che開kai始shi全quan麵mian供gong應ying氫qing燃ran料liao電dian池chi重zhong型xing卡ka車che，加jia氫qing站zhan基ji礎chu設she施shi的de建jian設she速su度du也ye將jiang同tong步bu加jia快kuai。

　　xiandaiqicheyijianshequanqiushoujialiangchanjixiaoshouqingranliaodianchizhongxingkacheqiyeweikaiduan，xiangquanshijiezhangxianlegaigongsizaiqingranliaodianchishangyongchelingyudelingdaoli。xiandaiqicheyijingchaoyueqidanchundeqichegongyingshangshenfen，tongguoyuouzhouqingranliaojiazhilianhezuohuobanjiandemiqiexiezuo，gouzhuleshixianqingranliaoshengchan、流通及消費產業鏈循環的氫燃料業務生態圈。未來，該公司將陸續進軍歐洲、北美和中國，引領全球環保商用車市場實現結構性轉型升級。

　　2019年11月份，中國第一批氫燃料重型卡車已經在寶武集團投入商業化運營。2021年7月7日，中國首台49噸dun級ji氫qing能neng重zhong型xing運yun輸shu車che在zai河he鋼gang唐tang鋼gang新xin區qu投tou用yong。該gai氫qing燃ran料liao電dian池chi貨huo車che是shi由you南nan京jing開kai沃wo新xin能neng源yuan汽qi車che公gong司si生sheng產chan的de。目mu前qian，氫qing燃ran料liao電dian池chi重zhong型xing卡ka車che市shi場chang正zheng逐zhu步bu發fa育yu成cheng熟shu，日ri、韓、美、歐的氫燃料電池車企紛紛與傳統卡車製造商強強聯合，國內各大車企、鋼企也預見了氫燃料電池重型卡車未來的發展前景。氫能重型卡車的賽道已經“百花齊放”，woguogedacheqiyeyaopingjieshiliyuguojipinpaiyizhan。zaigangtieqiyezhiliyuyanjiuqingyejinjiqishixianfangshidetongshi，qingranliaodianchiqichezhizaoxingyeyejiangchixuweiqizhuli。

　　《中國冶金報》（2021年10月29日 02版二版）

來源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯：宋玉錚

下一篇：淡水河穀與徐工機械就設備的潛在供應簽署合...

版權說明

【1】凡本網注明"來源：中國冶金報—中國鋼鐵新聞網"的所有作品，版權均屬於中國鋼鐵新聞網。媒體轉載、摘編本網所刊作品時，需經書麵授權。轉載時需注明來源於《中國冶金報—中國鋼鐵新聞網》及作者姓名。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
【2】凡本網注明"來源：XXX（非中國鋼鐵新聞網）"的作品，均轉載自其它媒體，轉載目的在於傳遞更多信息，並不代表本網讚同其觀點，不構成投資建議。
【3】如果您對新聞發表評論，請遵守國家相關法律、法規，尊重網上道德，並承擔一切因您的行為而直接或間接引起的法律責任。
【4】如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯係的。電話：010—010-64411649