《燃料电池汽车现状与发展趋势》毕业论文

宜宾职业技术学院

毕业论文

题目：燃料电池汽车现状与发展趋势

系部现代制造工程系

专业名称新能源汽车技术专业

班级新能源汽车 11201 班

姓名* *

学号201210388

指导教师王诗平

2014 年09 月25 日

浅析燃料电池汽车现状与发展趋势

摘要

随着汽车的发展，传统汽车工业的可持续发展面临着环境污染和能源短缺的双重压力。改变汽车动力系统已成为必然之势，而燃料电池汽车的发展则成为重中之重。本文从燃料电池汽车的研究背景入题，综合介绍了燃料电池系统和燃料电池汽车系统的组成与工作原理、国内外的技术现状、全面发展的优势和发展中所面临的问题以及对发展趋势的分析。

关键词：燃料电池；燃料电池汽车；汽车结构；节能环保

目录

1前言.......................................................................................... 错误！未定义书签。2燃料电池汽车的结构原理. (3)

2.1 燃料电池系统的组成和工作原理 (4)

2.2 燃料电池汽车的系统组成和工作原理 (6)

2.2.1 燃料电池单独驱动汽车动力系统 (7)

2.2.2燃料电池混合动力汽车动力系统 (8)

2.3 典型的燃料电池汽车结构 (10)

3燃料电池汽车的现状分析 (15)

3.1 国外燃料电池汽车的现状 (15)

3.1.1 美洲燃料电池汽车的现状 (16)

3.1.2 欧洲燃料电池汽车的现状 (16)

3.1.3 亚洲燃料电池汽车的现状 (17)

3.2 我国燃料电池汽车的现状 (17)

3.3 国内外技术现状的对比分析 (19)

3.3.1 燃料电池汽车整车集成技术 (19)

3.3.2 燃料电池汽车发动机技术 (20)

3.3.3 高压储氢系统技术 (22)

3.4 燃料电池汽车与纯电动汽车的对比分析 (22)

4 燃料电池汽车发展趋势的分析 (23)

4.1 燃料电池汽车的发展优势 (23)

4.2 燃料电池汽车发展所面临的问题 (23)

4.3 燃料电池汽车的发展趋势 (24)

5 总结 (27)

致谢 (28)

参考文献 (29)

1 前言

汽车工业在促进世界经济飞速发展和给人们提供便利的同时，又展现出了其双刃剑的另一面，它将能源与环境问题推到了日益尴尬的处境。“能源、环境和安全成为21世纪世界汽车工业发展的3大主题”。其中，能源与环境问题作为全球面临的重大挑战和制约汽车工业可持续发展的症结所在，更成为重中之重。料电池电动汽车可以实现零污染排放和较高的能量转化效率，且噪音低，能源来源多样化，成为解决环境污染和能源问题的最佳方案之一。

传统汽车工业的可持续发展面临着解决环境污染和能源短缺的双重压力。

环境问题主要表现在空气污染。在南方许多城市，汽车尾气已经成为大气污染的首要污染源。研究表明，广州市空气污染的主要污染来源是：机动车尾气占22％、工业污染源占20.4％、建筑工地扬尘污染占19.2％，汽车尾气被市民评为“最不可忍受的污染物”。位列我国第一批环保模范城的深圳市，大气污染中机动车尾气污染已占70％，每年排放的各种有害物质达20多万吨，并且还在以每年超过20％的速度上升。在北方城市中，近年来随着大量工厂的迁出和采暖结构的改善，工业污染、燃煤污染对城市污染的贡献率正大幅下降，而汽车污染的“座次”则均有不同程度的上升，已成为主要的污染源。老工业基地沈阳在黑烟囱日益消失的同时，汽车污染急剧上升，尾气所产生的污染物所占比例逐年增加。国家环保总局的一项报告说，在中国的大雾天气中，汽油造成的污染占79%。全世界空气污染最严重的20个城市中，就有16个在中国。严重的环境污染不仅导致高昂的经济成本和环境成本，而且对公众健康构成构成危害，是我国全面建设小康社会对环境的要求面临巨大挑战。由于大气状况严重恶化引起一系列异常的自然现象，如光化学反应、酸雨以及厄尔尼诺、城市热岛效应等，严重破坏和影响到人类耐以生存的地面生态系统。此外我国已经成为世界上CO2的排放大国，由此产生的国际政治和经济争端将会愈演愈烈。

能源问题的表现形式为现有能源供应体系对石化燃料的过度依赖。目前，全世界依赖最深的主要能源集中于第一位的石油以及占第二位。第三位的煤炭和天然气，而汽车消耗的能源几乎完全依赖于石油的制成品。据IEA发布的《世界

能源展望2008》预测，从2006年至2030年世界一次能源需求从117.3亿吨油当量增长到了170.1多亿吨油当量，增长了45%，平均每年增长1.6%。全球能源需求的增长率比《世界能源展望2007》预测的要低一些，主要是由于全球能源价格上涨和经济增长放缓（特别是OECD国家）。到2030年化石燃料占世界一次能源构成的80%，比目前略低一些。虽然从绝对值上来看，煤炭需求的增长超过任何其它燃料，但石油仍是最主要的燃料。据估计，2006年城市的能源消耗达79 亿吨油当量，占全球能源总消耗量的三分之二，这一比例将会在2030年上升至四分之三。据预测，2025年的世界石油供应将比2001年增加4400万桶/天。产量的增加不仅来自OPEC国家，也来自非OPEC产油国。然而，总增加量中可能只有40%来自非OPEC国家。在过去20年中，非OPEC产油国的石油产量增加导致OPEC的市场占有率远远低于其历史最高市场份额1973年的52%。新的勘探和开采技术、工业成本降低、政府对厂商的财税优惠政策都有利于OPEC 产油国石油生产量的继续增加。未来20年中石油需求增加量中的60%将由OPEC成员国产量的增加来完成，而不是依靠非OPEC产油国。预计在2025年OPEC石油产量比其在2001年的产量高出2500万桶/天。一些分析家提出OPEC可能通过保留生产能力扩张的策略来追求价格继续攀升。

能源安全与环境保护已成为制约汽车工业可持续发展的重要因素，推动汽车能源动力系统转型、实施节能减排战略成为国际汽车工业面临的共同选择。

面对环境、能源的挑战，发展燃料电池电动汽车成为必然。燃料电池电动汽车以电动机为动力，用燃料电池作为能源转换装置，利用氢气作为燃料。与传统内燃机汽车相比，FCEV不通过热机过程，不受卡诺循环的限制，具有能量转化效率高、环境友好等内燃机汽车不可比拟的优点，同时仍然可以保持传统内燃机汽车高速度、长距离行驶和安全、舒适等性能，被认为是21世纪首选的洁净、高效运输工具。国内外专家普遍认为燃料电池技术将成为21世纪汽车工业核心。国家863计划中，明确将燃料电池汽车发展放在了我国的电动汽车发展的首位。

2 燃料电池汽车的结构原理

燃料电池汽车是一种节能、无污染、环保型汽车，是未来汽车发展的趋势。其关键技术燃料电池所具备的的优势，是内燃机所无法媲美的。随着近年来燃料电池的日趋成熟，燃料电池汽车的发展备受关注，世界各国政府和各大汽车厂商都纷纷投入巨资进行研究和开发。联合国发展计划署（UNDP）和全球环境基金（GEF）资助巴西的圣保罗、墨西哥的墨西哥城、中国北京和上海等大城市开张了燃料电池公交客车的运行示范工作，其目的在于促进燃料电池的商业化进程。美国能源部制定了“氢计划”，投入30亿美元用于开发氢燃料技术，并将燃料电池汽车产业化。政府还会对使用燃料电池汽车的用户给予一定的补贴，并减少用户纳税额。日本的发展目标是，要把汽车用燃料电池的价格降低到普通汽油机的水平，并且开始从政府部门开始普及燃料电池汽车。同时，政府为了5年在该计划上的预算为8800万美元，预计到2020年，政府共投资40亿美元。欧盟也制定了氢能发展策略，拨专款用于氢能和燃料电池的开发，欧洲数十个城市已经开始燃料电池公共汽车商业化载客示范运行。各大汽车厂商也都在从事燃料电池汽车的研发工作，并先后推出了各自的新型燃料电池汽车。我国也在积极开展对燃料电池汽车额研究和开发。“十五”期间，燃料电池及其关键技术的研究和样

车开发，被列入国家“863”

电动车重大专项中，予以重

点资助。中科院大连化学物

理研究所、同济大学、上汽

集团、二汽集团等都在积极

地研究和开发燃料电池汽

车，并已经取得一定的成果。

燃料电池汽车内部结构如图

2-1所示。

图2-1 燃料电池汽车内部结构示意图

2.1 燃料电池系统的组成和工作原理

燃料电池是一种把燃料氧化的化学能直接转化为电能的“发电装置”，是化学反应的发生器。燃料电池的反应机理是将燃料电池中的化学能不经燃烧而直接转化为电能。氢氧燃料电池实际上就是一个电解水的逆过程，通过氢氧的化学反应生成水并释放电能。氢气和氧气分别是燃料电池在电化学反应过程中的燃料和氧化剂。图2-2所示为燃料电池电化学反应原理示意图。

其反应过程如下：

图2-2 燃料电池原理示意图

（1）氢气通过管道或导气板到达阳极。

（2）在阳极催化剂的作用下，一个氢分子分解为两个氢原子，并且释放出两个电子，阳极反应为

H2→2H++2e-

（3）在电池的另一端，氧气（或者空气）通过管道或导气板到达阴极，同时，氢离子穿过电解质到达阴极，电子通过外电路也到达阴极。

（4）在阴极催化剂的作用下，氧和氢离子与电子发生反应生成水，阴极反应为

O2+2H++2e-→H2O

总的化学反应为

H2+O2→H2O

与此同时，电子在外电路的连接下形成电流，通过适当连接可以向负载输出电能。

燃料电池的工作原理和普通电化学原电池和充电电池类似，都是通过电化学反应将化学能转换为电能，但两者之间还是有本质差别的。普通的原电池或充电电池是一个封闭系统。封装后它与外界只存在能量交换而没有物质交换。当内部的化学物质耗尽或反应条件发生变化时，系统就无法继续输出能量。只要保证物质供应的连续性，就可以保证能量输出的连续性。从这个意义上来讲，燃料电池本身是一个开放的发电装置，这正是燃料电池与普通的最大的区别。质子交换膜燃料电池原理如图2-3所示。

图2-3质子交换膜燃料电池原理图

燃料电池的种类较多。按燃料的类型可分为直接型、间接型和再生型三类，其中直接型和再生型燃料电池类似于一般的一次电池和二次电池，直接型燃料电池根据工作温度可分为低温型（＜100℃）、中温型（100～300℃）和高温型（500～1000℃）三种。按采用的电解质类型来分，燃料电池大致可分6种：碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）。表2-1是各种燃料电池的主要电化学反应。

表2-1 燃料电池的种类及其基本电化学方程式

2.2 燃料电池电动汽车的系统组成和工作原理

燃料电池电动汽车（FCEV）简称为燃料电池汽车，其定义是以燃料电池系统作为动力源或主动力源的车辆。燃料电池用于车辆驱动，为能源问题和环境污染问题提供了一个有的解决方案。随着燃料电池技术的不断发展，如何将燃料电池应用于车辆系统，解决它与车辆众多复杂子系统之间的匹配等问题随之出现。FCEV与其他电动汽车的根本区别是所用的动力源以燃料电池为主，而对于电机驱动、传动机构以及汽车所需的各种辅助功能等基本相同。

燃料电池汽车的结构有多种形式：按照驱动形式，可分为纯燃料电池驱动和混合驱动；按照燃料电池系统的能源来分，又可分为车载纯氢和燃料重整两种方式。由于燃料电池电动汽车正处在研究的初级阶段，所以各种技术竞相试用并各有优缺点。

2.2.1 燃料电池单独驱动汽车动力系统

燃料电池的种类不同和选配的辅助电池组种类不同，构成了动力路线的多样性。燃料电池单独驱动车型驱动系统一般由燃料箱、燃料电池、电机控制器、电机、信号线路等组成，如图2-4所示。

图2-4 燃料电池单独驱动汽车动力传动系统结构图

燃料电池单独驱动汽车动力传动系统实为纯燃料电池驱动系统。燃料电池系统将氢气与氧气反应产生的电能通过总线床驱动电机，驱动电机将电能转化为机械能再传给传动系，从而驱动汽车前进。这种系统结构的优点如下：（1）系统结构简单，便于实现系统控制和整体布置。

（2）系统部件少，有利于整车的轻量化。

（3）较少的部件使得整体的能量传递效率高，从而提高整车的燃料经济性。

但是，这种系统也对燃料电池提出了较高的要求：

（1）为了减少整车成本，燃料电池必须有较低的价格。

（2）为了提高整车的经济性，燃料电池应在较大的输出范围内有较高的效率。

（3）燃料电池应具有较快的动态响应。

（4）燃料电池应具有较好的冷起动态能。

由于燃料电池无法充电，所以这种形式的结构燃料电池电动汽车无法实现制动能量回馈，这将影响系统能量效率的提高。单一燃料电池结构形式的汽车以巴拉德公司和戴姆勒-克莱斯勒公司的车型为代表。戴姆勒-克莱斯勒公司开发的燃

料电池大客车长度为9～12m，燃料电池系统的功率200～250KW，最高车速可达80 Km/h，续驶里程为200～400Km。

纯燃料电池汽车只有燃料电池动力源，汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担。其主要缺点如下：

（1）燃料电池的功率大，成本高。

（2）对燃料电池系统的动态性能和可靠性提出了很高的要求。

（3）不能进行制动能量回收。

2.2.2 燃料电池混合动力汽车动力系统

基于纯燃料电池汽车上述这些不利因素，现在已较多的采用了混合驱动这种结构形式。这种结构形式既以燃料电池系统作为主动来源，又增加了动力电池组或超级电容作为辅助动力源，其整体结构如图2-5所示。混合驱动型燃料电池汽车的动力系统结构主要由燃料电池系统、DC/DC转换器、辅助动力源、驱动电机以及各相应的控制器，再加上机械传动与车辆行驶机构等组成。

图2-5 混合驱动燃料电池汽车

（1）DC/DC转换器

燃料电池由于制造工艺和对其使用安全性的考虑，其输出电压一般比电动汽车动力电源所要求的电压低，且特性较软，即随输出电流的增加，电压下降幅度较大。为了实现燃料电池系统输出电压与电机驱动电压相匹配，中间需要通过DC/DC转换器，即通过DC/DC转换起到升压和稳压的调节作用。它不仅为了满足驱动电机的需要，也为了混合动力系统中需与辅助动力源中的动力电池等工作

电压相匹配，并且DC/DC转换器能够对燃料电池的最大输出电流和功率进行控制，起到保护燃料电池系统的目的。

（2）辅助动力源

辅助动力源有3种方式：动力电池、超级电容和动力电池＋超级电容，由此所构成的混合动力辅助系统分别被称为“FC＋B”、“FC＋C”、“FC＋B＋C”3种结构形式。

在“燃料电池+电池”动力系统结构中，燃料电池和动力电池一起为驱动电机提供能量，驱动电机将电能转化成机械能传给传动系，从而驱动汽车前进；在汽车制动时，驱动电机变成发电机，动力电池将储存回馈的能量。在燃料电池和动力电池联合供能时，燃料电池的能量输出变化较为平缓，随时间变化波动较小，而能量需求变化的高频部分由动力电池分担。

FC+B型燃料电池汽车混合动力系统结构优点如下：

1）由于增加了比功率价格相对低廉得多的动力电池组，系统对燃料电池的功率要求较单一燃料电池结构形式有很大的降低，从而大大地降低了整车成本。

2）燃料电池可以在比较好的设定的工作条件下工作，工作时燃料电池的效率较高。

3）汽车的冷起动性能较好。

4）系统对燃料电池的动态响应性能要求较低。

5）制动能量的回馈可以回收汽车制动时的部分功能，该措施可以增加整车的能量效率。

而这种结构形式也存在一些缺点：

1）动力电池的使用是的整车的质量增加，动力性和经济性受到影响，对能量复合型混合动力汽车上的影响更为明显。

2）动力电池充放电过程会有能量损耗。

3）系统变得复杂，系统控制和整体布置难度增加。

在“燃料电池+超级电容”（FC＋C）动力系统结构中，动力电池被其他储能装置（如超级电容、飞轮储能器等）所代替，而采用燃料电池与超级电容组合，完全摒弃了寿命短、成本高、使用要求复杂的电池。采用超级电容的突出优点是寿命长和效率高，可大大降低使用成本，有利于燃料电池汽车的商业化推广和应

用。

燃料电池+动力电池+超级电容结构（FC＋B＋C型）的动力系统结构中，燃料电池、动力电池和超级电容一起为驱动电机提供能量，驱动电机将电能转化为机械能传给传动系，从而驱动汽车前进；在汽车制动时，驱动电机变成发电机，动力电池和超级电容将储存回馈的能量。

FC＋B＋C型结构的优点比燃料电池+动力电池结构形式的优点更加明显，尤其在部件效率、动态特性、制动能量回馈等方面。而其优点也一样更加明显：1）增加了超级电容，整个系统的质量将可能增加。

2）系统更加复杂，系统控制和整体布置的难度也随之增大。总的来说，如果能够对系统进行很好的匹配和优化，这种结构带了的良好性能具有很大的吸引力。

燃料电池汽车不同动力驱动系统结构特征比较见表2-2。

表2-2 燃料电池汽车不同动力驱动系统结构特征比较

2.3 典型的燃料电池汽车结构

燃料电池以其特有的燃料效率高、比能量大、功率大、供电时间长、使用寿命长、可靠性高、噪声低及不产生有害排放物NO x等优点正引起世界各国的注意。与内燃机汽车相比，氢燃料电池电动汽车有害气体的排放量减少99%，CO2的生产量减少75%，电池能量转换效率约为内燃机效率的2.5倍。这种电池将有

可能成为继内燃机之后的汽车最佳动力源。近年来，一些厂家如戴姆勒-克莱斯勒、丰田、通用、本田、日产、福特等公司都开发了自己的燃料电池电动汽车。汽车界人士认为FCEV是汽车工业额一大革命，是21世纪真正的绿色环保车，是最具实际意义的环保车种。

（1）通用Autonomy燃料电池概念车

Autonomy是以氢为原料的燃料电池车，有超前的流线形车身，滑板一样的平坦底盘，加上4个轮子，车身加底盘，这就是Autonomy的构成。其外形和滑板设计如图2-6，2-7所示。

图2-6 通用Autonomy燃料电池概念车的外形

图2-7 通用Autonomy燃料电池概念车的滑板设计

Autonomy的所有车内系统都集中在底盘中，底盘上有操纵系统的标准接口，还有车身机械锁定装置与系统外联装置，这是一种通用的固定模式。但车身（车

厢）部分形状可以随心所欲，可以选择象展会的Autonomy模样的车身，也可以选择其它模样的车身，将车身放在底盘上，通过机械锁定装置与系统外联装置，即刻合成了一辆汽车。这样，将来客户只要拥有一个底盘，就可以根据自己的爱好和需求租用各种类型的车身，随意地变换使用。这也许就是Autonomy的魔力所在。

另外一个引人注目的地方，Autonomy采用了一种称为线传操控技术“X-by- Wire”，使用这种技术使得汽车的操纵系统、制动系统及其它辅助系统能够通过电子方式而不是传统的机械方式进行控制。也就是说，象方向机柱、踏板连杆、变速杆连杆等刚性传动件将会消失，用导线、继电器、电磁阀等元件组成的传动系统代替刚性传动件。在这样的变化下，驾驶者既可坐在左侧或右侧，也可坐在中间，甚至坐在任意位置操纵汽车。由于采用线传操控技术，Autonomy的所有操纵系统都可以集中在底盘，底盘与车身之间只是接口连接，将车厢内驾车者的操纵信息传送至底盘内的操纵系统。

据了解，这种线传操控技术不是一种不成熟的新技术，它已经做为一种技术商品应用到一些新型汽车上了，例如新型宝马7系列采用线传操控系统，用于变速箱和油门，使其操控更为精确。而Autonomy上的线传操控技术则是由瑞典SKF 公司生产的。

（2）现代i-Blue燃料电池电动概念车

这款全新的氢动力、零排放的概念车i-Blue燃料电池电动车是在位于日本千叶的现代设计与技术中心研发的。全新的i-Blue Flue cell概念车生产平台结合了现代第三代燃料电池技术，这种技术则是由韩国Mabuk的现代公司生态化技术研究机构研发的。

为了体现“可持续发展与环境保护”的主题， i-Blue概念车表明了现代公司已向其燃料电池汽车商业化的目标迈出了重要的一步。与之前基于SUV平台生产的车型不同，i-Blue概念车拥有全新的2+2交叉型多用途运载车（CUV）的体型。如图2-8所示。

图2-8 i-blue的概念车

i-Blue概念车是现代公司设计的第一款完全运用了燃料电池技术的车型，是我们研发计划的一次巨大飞跃。

（3）本田FCX Clarity燃料电池电动车

本田独自研发的燃料电池电动车FCX Clarity（如图2-9所示），具有零下30度启动的低温启动功能，续航能力达到620km（日本10-15工矿）。FCX Clarity 已在日本和美国市场进行租赁销售，是一款具有真正实用价值的终极环保车型。Honda正在为燃料电池电动车的普及，做着不懈的努力。

图2-9 本田FCX Clarity燃料电池电动车

FCX Clarity以Honda独创的燃料电池堆“V Flow FC Stack”技术为核心，实现了燃料电池电动车特有的未来感设计、划时代的整体封装布局、以及超凡的驾驭感受。不仅具备不排放CO2的终极清洁性，还赋予汽车独特的新价值和新魅力。

FCX Clarity搭载Honda新开发的燃料电池堆“V Flow FC Stack”，采用Honda 独创的氢气和空气竖直流动的“V Flow电池单元构成”，还采用使氢气和空气波状流动的“波状隔板”，和上一代相比，性能有了飞跃性提高，并实现了轻质和小型化。新型燃料电池堆的最高功率提升至100kW，与上一代燃料电池堆相比，体积功率密度提高50%，重量功率密度提高67%。低温启动性能提升至零下30摄氏度以上。

FCX Clarity采用的电动马达功率达100kW，与上一代相比，整体动力单元的重量功率密度提高1倍，体积功率密度提高1.2倍，实现了轻质小型化和高功率的高度统一。此外，节能性提高20%，续航里程提高30%。

3 燃料电池汽车的现状分析

3.1 国外燃料电池汽车的现状

长期以来，世界各国政府和主要汽车集团都高度重视燃料电池汽车研发，投入大量资金用于燃料电池汽车及氢能研发、试验考核和市场培育。继在第六框架计划中拿出大量资金用于燃料电池汽车和氢能研究，2009年，欧盟批准燃料电池和氢能技术项目行动计划，计划从欧盟第七框架计划中拿出4.7亿欧元，持续资助燃料电池汽车及基础设施技术研发。德国政府高度重视燃料电池汽车及氢能研发，交通部、环境署、经济部等部门联合启动燃料电池及氢能国家创新计划，拟与企业联合资助14亿欧元，用与燃料电池汽车、氢能等关键技术研发，以确定德国在燃料电池汽车领域的国际领先地位和竞争力。以经产省为代表的日本政府高度重视并持续开展燃料电池汽车和氢能开发，在过去30年时间内先后投入上千亿日元用于燃料电池汽车和氢能的基础科学研究、技术攻关和示范推广。隶属于经产省的燃料电池商业化组织（FCCJ）先后与2009年7月和2010年7月发布了《燃料电池汽车和加氢站2015年商业化路线图》，明确指出2011年-2015年开展燃料电池汽车技术验证和市场示范，随后进入商业化示范推广前期。为落实燃料电池汽车在日本的推广，2011年1月，包括丰田、本田、尼桑三大汽车厂商在内的日本13家汽车和能源企业共同签订协议，决定在东京、大阪、名古屋和福冈四大都市圈的市区和高速公路上建立100座加氢站，并通过完善设计、改善生产技术等方法大幅降低燃料电池汽车生产成本，培育燃料电池汽车市场。美国政府对燃料电池汽车支持在布什任职期间达到顶峰，在奥巴马政府期间，美国能源部宣布从美国振兴计划（American Recovery and Reinvestment Act Funding）中拨款4190万美元支持燃料电池特种车的研发和示范，另在2011年美国财政预算中安排5000万美元用于燃料电池和氢能技术研发。此外，加拿大、韩国、澳大利亚、巴西、法国和英国等国家政府积极支持燃料电池汽车和氢能研发。2009年，戴姆勒、福特、通用、丰田、本田和现代汽车6个世界主要汽车公司签署备忘录，持续开展燃料电池汽车研发，计划于

2015大力推广燃料电池汽车，并快速形成几十万辆燃料电池汽车保有量。

经过长时间、持续稳步的支持，国外燃料电池汽车产品的可靠性、环境适应性（如低温启动性能）取得了重大突破，示范运行不断深入，并陆续推出用于租赁商业化示范的先进燃料电池汽车，燃料电池汽车进入技术与市场示范阶段。产品成本控制与配套基础设施建设成为制约燃料电池汽车商业化推广主要因素。

3.1.1 美洲燃料电池汽车的现状

（1）美国燃料电池汽车现状

20世纪60年代和70年代，美国首先将燃料电池用于航天，作为航天飞机的主要电源。此后，美国等西方各国将燃料电池的研究转向民用发电和作为汽车、潜艇等的动力源。世界各著名汽车公司相继投入较多的人力和物力，开展燃料电池电动汽车的开发研究。在北美，各大汽车公司加入了美国政府支持的国际燃料电池联盟，各公司分别承担相应的任务，生产以新的燃料电池作动力的汽车。美国通用汽车公司在美国能源部的资助下，推出了以质子交换膜燃料电（PEMFC，也称为离子交换膜燃料电池或固体高聚合物电解质燃料电池）和蓄电池并用提供动力的轿车。美国福特汽车公司现已研制出从汽油中提取氢的新型燃料电池，其燃料效率比内燃机提高1倍，而产生的污染则只有内燃机的5%。

（2）加拿大燃料电池汽车现状

巴拉德(Ballard)汽车公司是PEMFC燃料电池技术领域中的世界先驱公司，自1983年以来，Ballard公司一直从事开发和制造燃料电池。1992年巴拉德公司在政府的支持下，为运输车研制了88kM的PEMFC动力系统，以PEMFC为动力做试验车进行演示。1993年巴拉德公司推出了世界上第一辆运用燃料电池的电动公共汽车样车，装备105kW级PEMFC燃料电池组，能载客20人，对于一般城市公共汽车，采用碳吸附系统储备气态氢气即可连续运行480km。目前，Ballard燃料电池的体积功率已达到1kW/L的目标。

3.1.2 欧洲燃料电池汽车的现状

（1）德国燃料电池汽车现状

德国奔驰公司和西门子公司合作于1996年推出了装有PEMFC的NECARll

小客车。2009年，德国主要的汽车和能源公司就与政府联合启动了“H2Mobility Initiative”计划。按照计划，德国将在2015年建成1000个加氢站，开始实现燃料电池动力汽车的大规模商业化，到2020年将有100万辆电动车和50万辆燃料电池汽车投入使用。

（2）法国燃料电池汽车现状

开发出使用“运程”燃料电池的电动汽车“Fever”，它以低温储存的氢和空气作燃料，发电功率达20kW，电压为90V，且采用先进的电子控制系统对电力系统进行控制，并把制动时产生的能量储存在蓄电池里，以备汽车起动或加速时使用。

（3）英国燃料电池汽车现状

1992年成立了国家燃料电池开发中心。英国燃料电池技术的开发重点在燃料供应、重整炉、气体净化和空气压缩等方面。质子交换膜燃料电池的研究重点是改善催化材料的性能并探索铂（Pt）催化剂的涂覆方法，降低铂（Pt）含量，提高铂（Pt）利用率和耐受CO的允许值。

3.1.3 亚洲燃料电池汽车的现状

（1）日本燃料电池汽车现状

在日本燃料电池系统发展中丰田公司处于领先地位。丰田的目标是开发能量转换效率达到传统汽油机2.5倍的燃料电池，且能和现用的汽（柴）油汽车一样方便地添加燃料。日本还在1981年开发了熔融碳酸盐燃料电池（MCFC），随后又研制了磷酸燃料电池（PAFC），1992年又开发了比功率高、工作温度低、结构紧凑和安全可靠的质子交换膜燃料电池（PEMFC）。

（2）韩国燃料电池汽车现状

韩国现代已经推出第三代燃料电池电动车ix35。ix35完全由氢燃料电池驱动，这款零排放SUV是在2010年由200多名设计师在韩国现代的燃料电池研发中心设计完成。

3.2 我国燃料电池汽车的现状

大力发展新能源汽车是应对全球能源短缺和环境污染的重大战略举措。在