甲醇氢燃料电池发展现状_甲醇燃料电池的发展现状和前景

本文目录一览：

• 1、氢燃料电池和甲醇发动机为何火不起来呢？它们最致命的缺点是什么呢?
• 2、氢燃料电池的发展现状和前景，连丰田都决定放弃氢能源
• 3、甲醇燃料电池的技术优势及难点是什么？
• 4、试点7年，甲醇汽车推广仍待破局
• 5、燃料电池的发展现状和前景

氢燃料电池和甲醇发动机为何火不起来呢？它们最致命的缺点是什么呢?

氢燃料发动机已通过国家强制检验，可应用于客车、物流车辆、重型卡车、船舶等应用场景。氢燃料发动机技术引起了业界的热烈讨论和市场的关注。氢燃料发动机和氢燃料电池系统有什么区别？前者有可能取代燃料电池成为一条新的技术路线吗？这两种技术起源于100多年前。

氢燃料电池发动机和氢燃料电池是两种不同的技术路线，前者属于内燃机，后者为电池。燃料电池的基本原理是通过贵金属催化氢和空气中的氧在膜电极总成中发生电化学反应；氢燃料发动机需要燃烧氢来获得动力。氢燃料发动机和氢燃料电池都取得了良好的进展，但严格地说，这两种技术都有相当长的历史“老技术”。

公元1852年，慕尼黑的一位宫廷钟表匠制造了世界上第一台氢燃料内燃机。氢燃料电池技术诞生较早。1839年，英国William Robert Grove 率先提出了燃料电池的基本原理。氢燃料电池汽车依赖于氢燃料电池电堆中的氢和氧的电化学反应，产生电能驱动。与纯电动汽车相比，氢燃料电池汽车具有能补充效率快、里程长、低温性能优越等优点。

“氢燃料电池汽车基于上述优点，在商用车领域更具竞争力，节能减排效果更加明显。”新能源和智能网络汽车独立研究人员曹广平指出，除了技术优势外，由于商用车运行路线相对固定，更适合氢燃料电池的技术特点和工业基础，加氢站的布局和位置相对容易。氢燃料电池汽车作为氢能在交通领域应用的重要突破，被认为是商用车加快脱碳进程、实现电气化转型的重要方向。自2020年以来，鼓励氢能和氢燃料电池汽车发展的国家政策不断增加，地方政府也出台了支持政策。由于氢燃料电池汽车的快速发展，从工业规模到成本有了显著的提高。

氢燃料电池的发展现状和前景，连丰田都决定放弃氢能源

相关技术及市场仍不成熟

氢燃料电池燃料能量密度最大，高于锂离子电动车及燃油车，能效比上占据优势。考虑全生命周期后，能源效率约为29%，高于锂离子电动车的28%及燃油车的14%。在续航方面，氢燃料电池汽车传统燃油车相似，续航里程约在600公里左右，优于锂离子电动车;此外氢燃料电池汽车还具有无噪音，充能时间短，耐低温，事故严重性小等优点。

然而目前，氢燃料电池汽车在中国市场刚刚起步，技术和市场仍不成熟，处于幼稚期，未来发空间巨大;且氢燃料电池汽车应用领域不具有普适性，这也是未来氢燃料电池汽车技术需要革新和研究之处。

产量受到疫情影响严重

根据高工产业研究院(GGII)的数据显示，2016-2020年中国氢燃料电池汽车产量逐年上升，受到疫情影响，2020年产量下滑至1199辆。这表明中国氢燃料电池汽车市场正在成长，产量的增加一定程度上代表了市场需求增加。未来，氢燃料电池汽车的发展前景较好。

市场进入商业化初期

2016-2020年，中国氢燃料电池汽车保有量逐年上升，受到疫情影响，2020年销量有所下滑。截止2020年底，我国氢燃料电池汽车年销量1177辆，保有量7352辆，标志着我国氢燃料电池汽车正在逐渐被市场认可接纳，氢燃料汽车进入商业化初期。

商用车是研发方推广重点

与海外专注于氢燃料电池乘用车的量产不同的是，我国将研发和推广重点放在商用车上。2020年，我国燃料电池汽车销量中，全为商用车。其中，客车销量占比达98%，货车销量占比为2%。截至2020年底，我国氢燃料电池车累计行程超过1亿公里，以氢燃料电池物流车和客车为主。

政策指引保驾护航

中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图(2.0版)》是为我国氢能发展道路提出了更为明确的要求与指引。随着国家“碳中和”、“碳达峰”任务的推进，氢能这一绿色能源受到国家的重视和大力推动。未来目标中就风光能电解水制氢，加氢站等基础设施建设，氢燃料电池汽车等进行了详细规划。

—— 更多数据请参考前瞻产业研究院《中国氢燃料电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

甲醇燃料电池的技术优势及难点是什么？

一、技术优势

1)发电效率高。如果实现热电联产，燃料总利用率可达80%以上，能量转换效率高，大大超过汽柴油内燃机的效率。

2)方便性。供油方便快捷。常温常压下，只需几分钟就可以喷上甲醇，避免纯电动车充电等待时间过长。

3)操作维护简便。甲醇燃料电池装置不含或少运动部件，运行可靠，维护费用低。

4)环保。甲醇燃料电池汽车只排放二氧化碳和水，排放的二氧化碳也可以回收利用。

5)噪音低。甲醇燃料电池系统运行时，噪音在60 dB以下，比较安静。

6)安全性。甲醇燃料电池系统工作时，无传动部件和高压部件，无爆炸等不安全因素。甲醇是一种广泛使用的化学原料。按照操作规范使用甲醇是安全的。

二、技术难点

1)寻求高效低成本的催化剂。燃料电池阳极应使用铂作为反应催化剂，但铂的产量小、价格昂贵、低温性能低，不利于大规模推广。因此，有必要寻求更有效和更低成本的阳极催化剂。

2)阻止甲醇从阳极向阴极转移。在直接甲醇燃料电池中，传统的质子交换膜燃料对甲醇的渗透率很高，甲醇可以通过质子交换膜渗透到阴极。这不仅会降低甲醇的利用率，还会大大增加氧电极的极化，降低燃料电池的性能。开发一种能大大降低甲醇渗透性的质子交换膜的意义非常重要。还需要开发一种对甲醇呈惰性的阴极氧还原催化剂，以减少甲醇穿透阴极引起的氧电极极化。

甲醇作为替代燃料在内燃机车上的应用技术已经非常成熟，可以有效降低车辆有害废气排放，改善空气质量，缓解石化能源供应压力。甲醇燃料电池汽车的技术之路已经打通，国内公司已经成功研发出动力汽车。然而，甲醇燃料电池汽车仍处于起步阶段。有必要进一步改进技术，以解决大规模生产的问题，降低成本，并提高可靠性和一致性。甲醇燃料电池汽车具有能量转换效率高、清洁环保、噪音低、燃料使用方便等优点。这是甲醇作为汽车动力的进一步升级，将成为未来甲醇汽车的重要发展方向。使用甲醇作为交通运输的替代燃料符合中国的具体国情，具有良好的可持续性。甲醇燃料的运输、储存和加注和汽油、柴油一样方便，现有的加油站可以充分利用。与目前推广的各种新型清洁能源相比，甲醇燃料分配系统最容易解决，成本最低。

试点7年，甲醇汽车推广仍待破局

甲醇 汽车 是不是迎来了新风口？

2019年，这个疑问始终盘旋在 汽车 及能源产业从业者和投资人心头。自2012年工信部先后在山西、上海、陕西、贵州、甘肃等5省市中的10个城市进行甲醇 汽车 试点至今，这一工作已运行长达7年之久。站在2020年伊始回首往昔，我国甲醇 汽车 产业的发展浪头似乎在2019年迎来新高潮，特别是在相关政策的推动映衬下，显得尤为明显。

正在加甲醇的西安出租车 摄影：马云飞

2019年3月，工信部、 科技 部等八部门联合发布《关于在部分 地区 开展甲醇 汽车 推广应用的指导意见》，提出“坚持因地制宜、积极稳妥、安全可控，在具备应用条件的 地区 发展甲醇 汽车 ”，加快能源多元化和清洁能源 汽车 发展。

5个月后，工信部在答复十三届全国人大二次 会议 第3775号 建议 称，已经研究把甲醇 汽车 纳入双积分管理，支持甲醇 汽车 发展，鼓励企业提升甲醇 汽车 制造能力，开发甲醇商用车等多种车型产品，以满足市场需求。

如今，甲醇 汽车 合法身份已落地、相关政策也一路“绿灯”，甲醇相关 概念股 也是层出不穷，但现实中甲醇 汽车 发展得并不尽如人意。然而即便如此，无论是从 国家 能源战略角度、抑或是可再生和环保角度，甲醇燃料都拥有不少“死忠粉”。

掣肘与机会并存的情况下，甲醇 汽车 的未来能否一路坦途、畅行无阻？

1 实践的“快”与“慢”

从上海的地标性建筑聚集地陆家嘴沿黄浦江往上游行进 30 公里左右，这里伫立着上海首座车用甲醇 汽车 试点示范加注站。这座车用甲醇加注站于 2013 年10月初动工，原预计于2014年第一季度建成并投入使用，能满足 30 0辆甲醇 汽车 的加注。

2012年起，工信部先后在10个城市进行甲醇 汽车 试点，上海正是其中之一。 2013 年末，上海 地区 上报给工信部批准的甲醇加注站共有三个，但除了位于闵行区吴江路的这一家，其他两家鲜有人知。

据当时新闻报道，上海华谊能源化工有限公司（下称“上海华谊”）旗下子公司上海焦化是上海车用甲醇汽油的唯一配套供应企业，承担试点项目中车用甲醇燃料配套供应和加注站建设两项工作，其最后由上海市国资办控股。

1月6日，《国际金融报》记者实地走访了这座甲醇加注站，发现该加注站有两个加注桩，能加注M100和M85两种类型的车用甲醇。但经过近6年的风霜，如今呈现在记者面前的加注站只剩一片荒芜。加注站的进口被铁栅栏围住不让进，铁栅栏上的锁链已经重度生锈，加注站的水泥路面缝里已经长出了高达1米多的杂草。

位于一片荒芜中的上海首座甲醇加注站 摄影：肖逸思

这与其紧挨的中国石化形成了鲜明对比。据中国石化的服务人员介绍，旁边的甲醇加注站只是试点，并没有真正投入使用，“如果要加甲醇，可以去上海华谊厂区内看一下”。

经过多番询问，记者来到上海华谊厂区1号门。据该厂区的保安介绍，甲醇加注站确实从建成后就没有投入使用过，“需要加车用甲醇的都直接来厂区加，但并不对 社会 车辆开放”。该保安还称，很久之前，这里兴旺过一段时间，有不少使用甲醇燃料的出租车排队加甲醇，“但好多年前，公司就不生产车用甲醇了，也不提供甲醇加注的服务了，现在估计（上海）连甲醇出租车都没了”。至于到底是从哪一年开始冷清的，保安表示因时间久远，记不清了。

当记者问到上海还有哪里能加到车用甲醇时，几位保安隐约能回想起一两个地方，但也表示是几年前的事了，具体地点已难以回忆，同时还提醒记者不要购买甲醇 汽车 ，因为“上海到处都难加到甲醇”。

不过，同为甲醇 汽车 最早的试点城市之一，与上海相隔1400公里之外的陕西省西安市则呈现出另一幅景象。2018年12月20日，60辆被称为“小黄蜂”的甲醇出租车高调亮相大明宫 国家 遗址公园丹凤门广场，标志着西安首批甲醇出租车正式上线运营。

根据日前陕西省甲醛 汽车 专家组组长、长安大学 汽车 学院教授刘生全在接受《国际金融报》记者采访时给出的数据，截至目前，穿行于西安大街小巷的甲醇出租车已达8000余辆，约占当地整个出租车市场的三分之二，已建成并投入运营的加注站也超过 30 座，还有数座正在进行 整改 验收工作。

“未来陕西省还将加大对甲醇出租车的投放，西安市共投放1万辆，咸阳、宝鸡、渭南、榆林等试点城市总计投放1万辆，合计投放2万辆左右。”刘生全如是表示。

除了西安，贵州省及山西省也同样按下推广甲醇 汽车 的“快进键”。相关资料显示，截至2019年底，贵阳市完成机动车交通注册管理上路运行的甲醇出租车已经达到10367辆，已建成甲醇燃料加注站25座，其中17座已经运行，走在甲醇 汽车 研究前列的吉利 汽车 在当地建立了M100甲醇 汽车 整车生产基地。

2 现状的“好”与“坏”

甲醇 汽车 之所以在不同城市呈现了不同的发展速度，在金联创执行副总裁刘心田看来，主要是受不同 地区 煤炭产能的影响。

刘心田向《国际金融报》记者表示，试点的五省市中只有上海处于华东 地区 ，并不富煤，其他几个省市煤炭产量都很高，这些 地区 试点甲醇 汽车 有天然优势，因为中国的甲醇燃料大多数是由煤炼制的。“像山西等地的煤炭，其实还是产能过剩的，甲醇 汽车 可以有效地消化这部分过剩产能。为消化产能，山西同时也在试点煤生气”。所以，在部分富煤 地区 实行甲醇 汽车 试点有重大意义。

但事实上，甲醇 汽车 作为早一批开始替代传统汽油的新能源 汽车 ，销量目前只有电动 汽车 的零头，其在大规模落地应用上还有很长一段路要走。

2019年10月，有着“甲醇部长”之称的原中国机械工业部部长何光远出席国际甲醇 汽车 及甲醇燃料应用大会时公开表示，他对中国目前甲醇 汽车 的发展现状并不满意，没有达到预期的效果。

甲醇 汽车 之所以被电动 汽车 后来居上，刘心田向《国际金融报》记者解释称，甲醇燃料相对传统燃料（主要是汽油）最大的优势就是性价比突出，但这个优势随着新能源如氢能源、电动 汽车 等的出现开始削弱。

刘心田将甲醇燃料定位为“次新能源”，介于传统燃料与新能源之间，与天然气和乙醇相似。“次新能源定位比较尴尬，对比传统汽油来说有成本优势，但是对比氢燃料、电动等新能源，这个优势就不存在了，因为新能源性价比更高”。

公开资料显示，传统汽油车一公里成本大概是0.6元左右，甲醇 汽车 一公里成本约0.3元，而电动车的一公里成本则可以降至0.1元左右。

刘心田补充道，车用甲醇量级小以及全国煤炭产能不均等情况也导致了甲醇 汽车 难以像电动 汽车 一样在全国各地全面铺开。

此外，甲醇作为车用燃料也存在一定的弊端，如热值低、适应性较差、强腐蚀性等。刘心田表示，这些弊端也导致甲醇 汽车 更适合用作商用，如出租车等。因为随着现代高速公路网络的不断完善，人们驾车出行的半径也在不断扩大。此种情况下，基础设施（如甲醇加注站）的多少以及分布成为了制约民用甲醇 汽车 发展的重要因素，而且甲醇 汽车 作为非主流的新能源 汽车 ，普通民众和 汽车 业内的接受程度都不高，导致其很难普及。

3 未来的“喜”与“忧”

即便基础设施、市场推广、能源供应等方面还有诸多工作需要推进，但甲醇燃料依然成为了2019年美国SAE出行创新大会的发动机专家口中的热点话题。2019年，甲醇燃料还与汽油和柴油一样被纳入了第六版《全球燃料规范》。

一时之间，不管是“甲醇经济”、“甲醇燃料”还是“甲醇 汽车 ”，都成为能源行业内被提及的多频词。很多商用车企和乘用车企也都在积极布局甲醇 汽车 产业链，如吉利 汽车 、爱驰 汽车 、东风 汽车 、华菱星马等，在他们眼里，甲醇是真正的可再生且清洁的能源，虽然目前现状不及预期，但并不影响其未来的前景。

中国能源政策研究院院长林伯强向《国际金融报》记者介绍，甲醇可用生物制成，甲醇燃料相比传统燃料而言是可再生的。另外，甲醇燃料很环保，碳排放很低。因此，甲醇也被业内囊括在“液态阳光”化工原料中。

据悉，甲醇是仅有一个碳原子的低碳燃料，成份单一，纯度极高（99.9%以上），自身非常清洁。而汽油则是由100多种不同的烃类混合而成，成份极其复杂，加之高碳使其难以成为清洁能源。

“从 国家 层面来说，推广甲醇燃料对改善我国能源结构、保证我国能源安全意义重大。”林伯强补充道，因为中国属于缺油、少气、富煤的能源结构，主要用煤制取的甲醇是一个替代石油燃料很好的选择，可以降低我国石油对外的依存度。

同时，我国从上世纪六十年代开始，就开始推广甲醇燃料的应用研究，经过近60年的发展，目前我国甲醇燃料在动力和热力燃烧的应用技术和水平已经处于世界领先地位。爱驰 汽车 方面向《国际金融报》记者表示，甲醇作为燃料应用，无论是生产技术、生产装备还是应用技术，我国均具有完全的核心自主知识产权，没有任何受制于人的地方。甲醇已经具备了发展为大规模替代石油、煤炭清洁利用以及相关产业转型升级的燃料的充分条件。

爱驰 汽车 此言非虚，甲醇出租车在西安实施一年多以来，得到了很多 出租车司机 的认可。2020年初，已经开了快一年“小黄蜂”甲醇 汽车 的西安 出租车司机 齐涛（化名）向《国际金融报》介绍，与他之前开过天然气出租车相比，无论从续航里程，还是方便快捷（主要在补能方面）程度来看，甲醇 汽车 都略胜一筹。

甲醇 汽车 推广开的可行性也很高，因为甲醇高度兼容汽油车，只需要对 汽车 发动机、油液等系统进行局部改造，便可成为甲醇燃油车。而且甲醇的加注方式可以完全兼容现有的加油站系统，落地相对简单。

4 技术的“破”与“立”

实际上，对于甲醇燃料作为 汽车 能源天然的弊端问题，很多在过去我国车企对甲醇技术的研发中都得到了解决。

吉利 汽车 从2005年决定研发甲醇 汽车 ，并在5年时间里克服甲醇 汽车 低温启动、腐蚀、磨损、排放、灵活控制等技术难点，实现了第一代M100甲醇 汽车 产业化。随后，在2010年到2014年间，吉利开发了第二、第三代甲醇 汽车 ，成功进入工信部产品目录，并成为了 2013 年工信部甲醇 汽车 试点运行项目中最积极的参与者。吉利 汽车 内部人士向《国际金融报》记者表示，目前，吉利 汽车 不仅已经将甲醇燃料应用在乘用车上，还应用于商用车上，2019年，吉利 汽车 推出了全球首款M100甲醇重卡牵引车。

而爱驰 汽车 则将技术重点放在了甲醇氢燃料电池技术上，其向《国际金融报》记者介绍称，爱驰 汽车 在甲醇重整制氢燃料电池方面取得了重大进展。在2019年进博会期间，爱驰 汽车 与丹麦蓝界 科技 签署战略合作协议，共同研发甲醇重整氢燃料电池技术。

据悉，甲醇重整氢燃料电池区别于甲醇燃料电池，甲醇需要经过一次转化生成氢气，氢气再进入质子交换膜燃料电池电堆发电。通过甲醇重整燃料电池技术，我国可以实现向业内公认的终极新能源——氢能直接过渡。

爱驰 汽车 向记者介绍，氢燃料电池是目前能够完全摆脱石油依赖的选择，但是氢燃料电池系统成本高昂，安全性能不稳定，再 加上 基础设施建设成本也非常昂贵，很难在短期内实现商业化的普及和应用。所以，爱驰 汽车 带来了新的解决方案——以甲醇氢燃料电池作为增程器，实现电驱。

新组建甲醇 汽车 推广应用专家指导委员会秘书长魏安力认为，走甲醇重整燃料电池技术路线，中国有可能较快地推广氢燃料电池 汽车 ，以此彻底摆脱石油的束缚。

爱驰 汽车 表示，其已经在丹麦奥尔堡港投资建设甲醇燃料电池工厂，预计2020年投入生产，建成后将为爱驰 汽车 提供甲醇重整在线制氢燃料电池；预计2023年甲醇燃料电池能实现规模化，届时甲醇氢燃料电池 汽车 总成本将大幅下降，与纯电相比成本呈现明显优势。

燃料电池的发展现状和前景

在中国的燃料电池研究始于1958年原电子工业部天津电源研究所最早开展了MCFC的研究。70年代在航天事业的推动下，中国燃料电池的研究曾呈现出第一次高潮。其间中国科学院大连化学物理研究所研制成功的两种类型的碱性石棉膜型氢氧燃料电池系统（千瓦级AFC）均通过了例行的航天环境模拟试验。1990年中国科学院长春应用化学研究所承担了中科院PEMFC的研究任务，1993年开始进行直接甲醇质子交换膜燃料电池（DMFC）的研究。电力工业部哈尔滨电站成套设备研究所于1991年研制出由7个单电池组成的MCFC原理性电池。“八五”期间，中科院大连化学物理研究所、上海硅酸盐研究所、化工冶金研究所、清华大学等国内十几个单位进行了与SOFC的有关研究。到90年代中期，由于国家科技部与中科院将燃料电池技术列入"九五"科技攻关计划的推动，中国进入了燃料电池研究的第二个高潮。在中国科学工作者在燃料电池基础研究和单项技术方面取得了不少进展，积累了一定经验。但是，由于多年来在燃料电池研究方面投入资金数量很少，就燃料电池技术的总体水平来看，与发达国家尚有较大差距。我国有关部门和专家对燃料电池十分重视，1996年和1998年两次在香山科学会议上对中国燃料电池技术的发展进行了专题讨论，强调了自主研究与开发燃料电池系统的重要性和必要性。近几年中国加强了在PEMFC方面的研究力度。 2000年大连化学物理研究所与中科院电工研究所已完成30kW车用用燃料电池的全部试验工作。北京富原公司也宣布，2001年将提供40kW的中巴燃料电池，并接受订货。科技部副部长徐冠华在EVS16届大会上宣布，中国将在2000年装出首台燃料电池电动车。此前参与燃料电池研究的有关概况如下：

1：PEMFC的研究状况

中国最早开展PEMFC研制工作的是长春应用化学研究所，该所于1990年在中科院扶持下开始研究PEMFC，工作主要集中在催化剂、电极的制备工艺和甲醇外重整器的研制已制造出100WPEMFC样机。1994年又率先开展直接甲醇质子交换膜燃料电池的研究工作。该所与美国CaseWesternReserve大学和俄罗斯氢能与等离子体研究所等建立了长期协作关系。 中国科学院大连化学物理所于1993年开展了PEMFC的研究，在电极工艺和电池结构方面做了许多工作，现已研制成工作面积为140cm2的单体电池，其输出功率达0.35W/cm2。

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