中国热点化工产品市场分析（351）
全球氢和燃料电池发展方兴未艾
朱曾惠
　　氢和燃料电池属于清洁能源，可以减少排放，提高能源安全，推动全球经济发展。作为清洁能源技术的一部
分，它涉及能源效率、可再生能源和电池、电动车等。经过十多年的全球性研究、开发和工业示范，目前已经取
得了一些技术突破。最近IPHE（经济中应用氢和燃料电池的国际组织，International Partnership for Hydrogen
and Fuel in the Economy）发表了一篇关于2010年全球氢和燃料电池工业化和开发技术进展的文章，其中还包
括有关国家为促进该技术发展和实现工业化所采取的政策措施。
　　IPHE自2003年开始进行成员国之间的协调活动，以加快推动氢和燃料电池在经济中的应用。其工作重点有
四个方面：①推动氢和燃料电池技术和相关基础设施进入市场；②制定支持政策和法规；③提高政策制定者和公
众的认识；④监测氢和燃料电池及相关技术进展。目前IPHE成员有18个：澳大利亚、巴西、加拿大、中国、欧
盟委员会、法国、德国、冰岛、印度、意大利、日本、韩国、新西兰、挪威、俄罗斯联邦、南非、英国和美国，
总人口35亿，用电占全球的3/4，占全球能源消耗和二氧化碳排放量的2/3。
　　IPHE认为氢和燃料电池作为清洁能源有十大优势：①氢是一种清洁燃料，燃料电池的副产物是水和热量；②
清洁能源可推动国家经济的发展，增加高质量的就业岗位；③氢可以从可再生资源中制取，可以完全替代电力，
而电力也可以用来制氢；④氢的安全生产、输送和应用已有百年历史，其风险并不比天然气和汽油高；⑤制氢的
资源和工艺较多，与政治无关，不影响世界油气供应格局；⑥燃料电池的能源效率比内燃机高一倍以上；⑦燃料
电池运行中静音、无振动，维护投入很少；⑧ 燃料电池可提供高质量的直流电力，这是许多先进的电力和电子
部件的理想能源；⑨燃料电池不需要充电，因此停机和补充燃料的时间比电池-电动车（BEVs）少；⑩从小型消
费型部件的微型电源到以兆瓦计的工业装置，燃料电池可以在不同规模下供应能量。
　　但要实现工业化，氢和燃料电池技术尚面临六大挑战：①虽然氢和燃料电池技术有许多优点，但在推广中不
可避免的会遇到阻碍和挑战；②与其它替代能源相比，氢和燃料电池技术的发展速度尚显滞后，随着成本和性能
的不断改进，进行工业化的可能性才会提高；③安全、轻量、低容量的氢系统目前已可应用，但成本和价格仍较
高；④公众对氢和燃料电池系统的关注度仍不高，而且还有一些误解，认为氢不安全和不太可靠，需要加大宣传
和推广力度；⑤成本低、无排放的氢生产技术，包括碳捕集、存贮系统当前已取得显著进步，但仍需进一步改进；
⑥当前的法规和标准并不能反映技术的实际状况，国家之间也缺乏协调。
    一、产业活动
　 《今日燃料电池》(Fuel Cell Today) 估计2009年全球燃料电池组件销售量超过2.2万套，与2008年相比
增长40%，由于提高性能、降低成本和政府的优惠政策，氢和燃料电池在发电、电热结合、材料处理以及补充性
电力等领域获得应用。
　　1．发电和电网支持：对兆瓦级燃料电池系统需求增加
　　韩国  POSCO电站计划建设68MW融熔碳酸盐燃料电池，现已建成24MW；三星公司已在首尔市外的电厂安装
了48MW UTC燃料电池。
　　美国  俄亥俄州购买了1MW聚合物电解质膜（PEM）公用规模分布型燃料电池系统。
　　俄罗斯  已设计和测试5MW级氢-氧蒸汽燃烧器示范装置。
　　意大利  2010年7月一座创新型氢燃料联合循环电厂(Fusina)投入运行。
　　加拿大  建成一座混合型燃料电池发电示范厂，可供1700户家庭应用。
　　2．运输：全球汽车制造厂商承诺开发燃料电池电力车辆（FCEVs）
　　2009年，七大汽车制造商（Daimier、Ford、GM/Opel、Hunda、Hyundai/KIA、Remult/Nissan 和Toyota）
签订备忘录，2015年将开始进行大规模氢FCVEs工业化生产，并开发支持氢燃料的基础设施。
　　德国在2012～2015年间要开发综合的全国性氢燃料网，完善优惠计划，电FCEVs每年产销量超过10万辆。
　　2009年日本13家油气公司宣布合作开发氢燃料车辆基础设施，拟2015年完成；2025年将建成1000座充电
站、生产200万辆FCVEs。
　　3．热电联产（CHP）：正在进入市场化应用
　　日本接受居民燃料电池系统进行家庭供电和供热。政府投资示范计划安装5000套居民燃料电池；松下、东
芝和Ercos等多家制造商宣布将向市场供货，已有数千套居民燃料电池系统在日本销售。日本还示范了固体氧化
物燃料电池（SOFC）单元件。
　　一些零售和制造公司已经看到燃料电池热电联产系统（CFCL）带来的利益。美国许多公司安装了大型CFCL
系统(400kW)进行供热和供电。澳大利亚SOFC公司的CFCL在面向全球销售。
　　4．补充性和间接发电：燃料电池的重要早期市场
　　丹麦  蒙罗托拉公司宣称将在123个基础工作站应用Ballard燃料电池作补充性电力系统，应用于丹麦公众
安全通讯网络。
　　美国  能源部决定到2010年9月在24个电话亭中安装燃料电池。
　　德国  已有5个燃料电池补充性电力系统（5～17kW）用于长途通讯产业。
　　澳大利亚  电力分销部门建立了燃料电池示范系统，用于较远地区的客户。
　　5. 物资搬运设备：燃料电池铲车进入物资搬运业
　　与电池动力铲车相比，燃料电池铲车能力范围大，充电时间短，电力释放过程中电压不会下降，电池更换不
致停车，因而工业化设备销售迅速扩大。
　　美国  2010年9月美国能源部一项法规推动276辆燃料电池起重卡车交付应用，并投资示范40辆燃料电池
铲车和室内充氢装置。
　　德国  一些主要公司已应用燃料电池铲车，国家创新计划将其优化系统用于大型车队。
　　加拿大  某大型销售中心购买了75辆燃料电池铲车，可年降低温室气体排放530t。
    6．能源贮存：氢系统可以用作可靠的能源存贮
　　加拿大  联邦政府和一些公司合作将多余电力通过电解器以氢的形式进行存贮。
　　俄罗斯  一中试计划用氢作能源存贮，目的是提高发电效率。
　　德国  计划用氢作存贮媒介。
　　二、政府开发规划
　　各国政府还在推行包括优惠政策和补贴等相关政策，以推动氢和燃料电池进入市场，据估计全球每年政府投
资氢和燃料电池研发、示范和应用的资金总额超过10亿美元。
　　德国  2006年提出10年内提供14亿欧元加快氢和燃料电池技术工业化，其目标是2020年有100万辆电池
动力车和50万辆燃料电池车上路。
　　欧洲  欧洲燃料电池和氢联合技术建议（FCHJTI）于2008年启动，旨在加快燃料电池和氢能源技术进入市
场，欧盟委员会将在2008～2013年间在该领域投资4.7亿欧元。
　　美国  2009年宣布恢复投资4200万美元加速燃料电池工业化和应用的法案，将有1000套燃料电池系统用于
应急补充电力和物资搬运。
　　澳大利亚  氢能源协会（AAHE）2010年9月成立，目是的更新知识和理解氢能源的生产、贮存、运输、安全
分销和最终使用。
　　英国  已建立新型汽车工业增长团队（NAIGT）、汽车委员会和低排放车辆办公室，发展车载电力和氢燃料电
池动力车，每辆电力车补贴5000英镑，此工作从2011年开始。
　　韩国  2010年开始为居民供热和用电使用燃料电池给予80%补贴，以后逐年会有所下降。2025年将向全球销
售其燃料电池产量的20%；首尔城市战略规划提出2030年可再生能源发电中47%来自燃料电池。
　　丹麦  宣布清洁车辆规划，2025年后将销售新型车辆，包括电力车和氢动力车。
　　三、技术开发
　　近几年氢和燃料电池技术发展迅速，全球汽车制造商和政府部门提出2015年要全面工业化FCEV车辆和氢能
源站基础设施。
     1．氢能基础设施
　   目前全球已有数百座氢燃料站在运行或计划中，预计2015～2017年德国、日本和韩国还将有300座氢燃料
站建成。
　　德国  2013年在柏林等几个地区建设8～10个加氢站，计划2015年氢能将占到可再生能源的50%。
　　日本  当前运营的有14座加氢站，在东京有液化氢装置。
　　挪威  已开发新型电解装置满足公路运输充氢站的需要，目前规模尚小，但已有几种生产和供应手段在进行
测试。
　　美国  美国宣布2015年将建20～25座氢能站。
　　韩国  目前已有6座氢燃料站在运行，计划还将建设4座。
　　加拿大  建设装置能力达到每天1000kg氢，可为25辆公共汽车充氢。
    2. 燃料电池车辆
　　政府与产业部门合作示范取得成效。中国上海2010世博会显示了由196辆燃料电池车组成的车队。加拿大
2010年冬季奥运会亦使用由20辆氢燃料电池公共车组成的车队，并组建世界上最大的燃料电池开发中心。欧盟
委员会2009年完成了世界上最大的氢动力公交车示范计划。一些新型FCEVs生产商宣布2012年将开始工业化生
产第二代FCEVs。
　  美国工业示范内容包括152辆FCEVs车和24座加氢站。德国进行燃料电池船示范，效率比普通柴油动力船
高1倍。日本的FCEVs每公斤氢可驶里程159km，能源效率为61.3%。英国计划2012年奥运会期间至少用20辆
燃料电池混合型出租车和5辆燃料电池公交车。
    3．技术和经济分析
　　有一些重要的研究项目认为，氢和燃料电池技术与其它替代性技术相比更具有成本优势，各国应当将其作为
解决世界能源、环境和经济的一条路径。德国2009年提出氢和燃料电池在当前成本基础上是可以应用的，预计
氢生产成本在2020年可降至4～5.5欧元/kg，2030年为3.5～4.6欧元/kg，2050年CO2排放可下降到40～20g/km。
    美国燃料电池组织2010年9月发布《燃料电池事件状态》报告，介绍了38家大公司成功应用燃料电池。
　　四、研究进展
　　氢和燃料电池技术取得巨大进展，其原因在于开发技术的投资增加、广泛的国际合作和创新型的研究开发。
　　1．燃料电池
　　通过应用先进技术，燃料电池成本不断下降。美国每年用当前最佳技术生产质子交换膜（PEM）燃料电池系
统，2003年成本为275美元/kW，2010年为51美元/kW。当前研究集中于延长使用寿命和降低成本，主要通过减
少铂催化剂的应用，澳大利亚、加拿大、巴西等国也都取得显著进展。
　　2．氢的生产和分销
　　美国的电解法可大规模制氢，成本为4.9～5.7美元/kg。澳大利亚用太阳能热变换法生产氢，其原料为生物
质。欧洲建立了一座100kW中试装置，通过热化学方法生产氢，最近正在建设1MW工业示范装置。
　　用核能生产氢的方法也不断取得进展。2009年美国用核能生产氢的试验有三种工艺：一种集成式试验室规模
的高温电解装置已运行45天，每小时可取得5650立升氢，二是混合型硫电解装置，应用硫-碘热化学循环；三
是与法国合作的集成式装置，每小时可生产100立升氢。
　　通过应用大容量低成本输送管道以及先进的压缩和液化技术，气态和液态氢分销途径的成本可望不断下降，
美国2005年后成本已下降了15%～30%。
　　化学工业中副产氢也可被充分利用。德国每年有副产氢3.5万t，可作30万辆公交车的燃料；加拿大重视电
解化工厂副产氢的利用，并开发液化和补充燃料站来促进其使用。
　　3．氢的存贮
　　美国计划五年内生产三套车载氢贮存系统；澳大利亚用锂、镁和其它轻金属以及碳和多孔材料来生产氢存贮
装置；欧洲继续开发固态材料作低压氢存贮；俄罗斯的重点是开发先进的氢存贮系统。
　　五、法规、编码和标准（RCS）
　　一些全球性组织和国际机构正在合作进行国际性的RCS的开发，并不断出台相关文献和资料。现在的相关氢
RCS都是以工业应用经验为基础，美国、欧洲、巴西、加拿大等国都制定了相应的文件。
　　六、全球经济中的氢和燃料电池
　　将氢和燃料电池集成于全球经济中，为工业、经济、环境和社会进步提供了许多机遇，政策制定者、国家政
府单位、投资和保险机构以及广大的工业企业都可参与其中。政府的职责是提供长期优惠政策，促进国内外研究
开发的协调合作。
　　为了使有限的资源得到最佳利用，稳定的合作是最重要的，而且要加大科研投入，采取更多措施来鼓励氢和
燃料电池技术的应用。
    ①投入资金，在示范工作中克服技术性障碍和降低生产成本；
    ②促进研究开发中的合作，包括各项事业中的网络建设；
    ③鼓励示范计划，提供实时反馈，建立基础设施核心基地；
    ④通过现有国际协定，开发、接纳、协调和促进国家和国际的RCS工作；
    ⑤加强公众教育，提高认识，促进氢和燃料电池进入市场；
    ⑥培养有关技术人材，保证未来需要；
    ⑦从自己做起接受氢和燃料电池技术和市场应用。

     资源来源：IPHE: 2010 Hydrogen and Fuel Cell Global Commercialization & Development Update Nov.2010
（www.iphe.net）