單車最高補貼百萬,去年只賣1527臺 氫能源車慘澹現狀背後

車東西（公眾號：chedongxi）

文 | 吳垚

近日，氫燃料電池汽車再次獲得國家政策「重點照顧」。

4月初，三款氫燃料電池車首次登上《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》，享受每輛車20萬-50萬的國家補貼，與部分地方政府的等額補貼，總額最高可達售價的70%，補貼力度至少會持續到2020年。

月底，工信部又在國務院新聞辦發布會上明確表示：「氫燃料電池汽車將與純電動汽車長期並存互補，共同滿足交通運輸和人們的出行需要。」

很明顯，國家已將氫燃料電池車的地位提高到了與電動車並行的高度。

能享受如此待遇，是因為氫燃料電池車有著獨特優勢——氫能源取之不盡、加氫快續航長、完全零排放。

但尷尬的是，擁有如此多優點且又頻頻受到國家政策「點名照顧」的氫能源汽車，卻始終沒有發展起來。

據中汽協數據顯示，2016-2018年，中國氫燃料電池車銷量分別為629輛、1272輛、1527輛，而電動汽車銷量分別達到32萬輛、57.8萬輛、125.6萬輛，相較之下氫燃料電池汽車可謂慘不忍睹。

那麼，這樣一個好產品，為何一直發展不起來呢？

其原因涉及技術、產業、政策、市場等多個方面，但總結起來最核心的問題在氫燃料電池汽車面臨的技術、制氫和使用三大困境。

一、氫燃料電池汽車再獲重視 市場規模有望突破1萬億

國家大力支持的氫燃料電池汽車，其實是燃料電池汽車的一種，另外還有甲醇、天然氣、乙醇燃料電池汽車等。

目前，佔比最大、最有大規模量產前景的就是氫燃料電池車（也叫氫能源汽車）。甚至可以說，現階段在全球範圍內談燃料電池汽車，基本就是指的氫燃料電池汽車。

自國家開始推廣新能源汽車以來，燃料電池汽車就受到了高度重視。

國內車企研發的氫燃料電池汽車

早在2009年出臺的《節能與氫能源汽車示範推廣財政補助資金管理暫行辦法》中，就提出了由中央財政對燃料電池汽車進行6-60萬不等的成本差價補貼。隨後2011年的《中華人民共和國車船稅法》又規定燃料電池汽車與純電動汽車、插混車一樣，享受免徵車船稅的優惠。

在純電動汽車補貼不斷退坡的當下，氫燃料電池汽車則仍是寵兒。

2018年，財政部、工信部、科技部、發改委聯合發布了《關於調整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》，規定燃料電池乘用車按搭載的電池額定功率進行補貼，補貼標準為6000元/kW，上限為20萬/輛；客車、貨車進行定額補貼，依據車型大小補貼上限為30-50萬/輛。

財政部對氫燃料電池汽車補貼標準

同年，《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書》指出，到2030年，中國燃料電池汽車保有量要達到200萬臺，加氫站數量達到1000座，產業產值將突破1萬億元。

在國家的大力號召下，地方政府也積極響應。

補貼方面，多地政府實施與國補1:1的補貼政策，以某價值130萬的氫燃料客車為例，經過國家和地方各50萬的補貼後，最終售價僅為30萬。

加氫站建設方面，地方政府也成為了補貼的主力軍。

4月22日，六安市人民政府發布《關於大力支持氫燃料電池產業發展的意見》，對不同加氫能力的加氫站進行最高200萬-400萬的補貼。據國內媒體報導，廣東佛山南海區單個加氫站最高可拿到800萬的補貼。

安徽六安市《關於大力支持氫燃料電池產業發展的意見》

在國家與地方的共同扶持下，氫燃料電池汽車迎來了絕佳的發展機遇，國內企業們熱情高漲。知名車企如長城、上汽、東風、金龍等，供應商如國鴻氫能、億華通、大洋電機等紛紛入局。

重慶力帆此前發布公告稱，與武漢秦歌、重慶地大籤署《戰略合作協定》，共同開發氫能源乘用車，隨後力帆股份連獲5個漲停，可見資本市場對其前景的看好。

據了解，在中央、地方政府、上下遊企業的合力發展下，如今我國華南、華中、華東、京津冀等地區已形成了多個氫產業集群。

可以說，氫燃料電池車在中國已蓄勢待發，有星火燎原之勢。

二、發展潛力巨大 擁有三大獨特優勢

自國家推廣新能源汽車起就被列為重點照顧對象，在電動車補貼退坡時仍享有高昂補貼，反覆被中央政府點名照顧。那麼燃料電池汽車，或者說氫燃料電池汽車，到底有何過人之處？

要了解其優勢所在，還得從氫燃料電池的原理說起。

氫燃料電池的發電原理很簡單，本質上就是氫氣與氧氣結合生成水的化學反應過程。

氫燃料電池原理圖

上圖為氫燃料電內部原理圖，只要不斷地給陰極板通空氣，給陽極板供應氫氣，燃料電池就可以不斷產生電流。具體到汽車上來說，就是讓汽車背上一罐氫氣，然後在車載的燃料電池中與氧氣進行結合，從而產生電流驅動車輪，並給車載電池組充電。

氫燃料電池汽車結構示意圖

具體來說，氫燃料電池汽車有三大優點：

1、真正的零排放汽車 緩解車企減排壓力

面對日益嚴峻的環保壓力，全球各國都制定了日益嚴苛的排放法規。

美國加州頒布了ZEV零排放車輛法案，為每種車制定了「積分」係數。若未達標，車企必須要向加州空氣資源委員會（CARB）支付每輛車5000美元（約3.3萬人民幣）的罰款，或是向其他公司購買積分。

在我國，號稱史上最嚴的國六排放標準也已出爐，並且已有上海、山東、河北、陝西等省市宣布將提前實施。

要滿足國六排放標準，汽車發動機技術和尾氣處理裝置需進一步更新換代，成本也會隨之提升。例如柴油發動機就必須加裝高壓共軌系統，平均每套發動機成本會增加5000元以上，再加上其他尾氣處理裝置的升級，每輛車的生產成本會增加近萬元。

相比之下，氫燃料電池汽車的排放卻只有水，沒有其他任何汙染物質，不需要安裝燃油車上的諸多高成本的尾氣處理裝置，當然也無需繳納任何排放稅、罰款。

豐田Mirai

不僅如此，汽車巨頭豐田公司還另闢蹊徑，在美國用近乎於成本的價格賣車，利用氫燃料汽車零排放的特點賺取大量積分，再賣積分給其他車企，以此獲得一筆收入。

2、續航長達1000公裡 加氫僅需幾分鐘

雖然電動汽車也沒有任何排放，但續航短、充電時間長兩大核心問題一直困擾著電動汽車的發展。而這兩個問題對於氫燃料汽車來說，都是小菜一碟。

目前已經實現量產的氫燃料電池汽車豐田Mirai和本田Clarity只需要三分鐘即可加滿氫氣，並且兩者的續航裡程則分別能夠達到600公裡和750公裡，而一些即將面世的車型還可能達到1000公裡。

本田Clarity

相較於目前電動車企們「充電30分鐘，續航400公裡」的宣傳，氫燃料電池車在續航和加氫時間上，可以說還未起跑就已經獲勝。

背後的原因在於氫氣高達143MJ/kg的質量能量密度。

若要更直觀地理解這個數據，可以換算成電動車裡常用的Wh/kg能量密度單位。高能量密度的三元鋰電池電芯單體約為300Wh/kg，汽油約為12000Wh/kg，而氫氣達到了40000Wh/kg，是汽油的3.3倍、三元鋰電池單體的133倍。

能量密度對比

換言之，要跑同樣的裡程（比如500公裡），電動車需要裝上數百公斤的電池包，燃油車需要加幾十斤的汽油，而氫燃料電池乘用車僅需加幾斤氫氣。

3、電池壽命7年以上 低溫性能滿足極寒地區使用

此外，氫燃料電池汽車還有電池壽命長、低溫性能好的優勢。

燃料電池本質是一個發電機，因此並不存在電池衰減問題。一般乘用車的燃料電池要求5000h以上的工作小時數，以平均每天2小時開車時間算，燃料電池可以工作7年，基本與燃油車的發動機壽命相當。

國外部分先進的氫燃料電池，工作時長可達10000h以上，可以用到車輛報廢。

另一方面，燃料電池低溫性能也很好，由於反應自身會放熱，電池一旦啟動後，電池堆棧的溫度很快會穩定到80-90℃的工作溫度範圍，同時其冷啟動溫度可以達到-30℃，能滿足世界大部分極寒地區的需求。

三、現狀慘不忍睹 全球銷量不足1萬臺

整體來看，氫燃料電池汽車既有三大獨有優勢，又有國家、各地政府大力扶持，理應能夠迅猛發展，甚至蓋過電動汽車的發展勢頭，但事實卻並非如此，甚至讓人大跌眼鏡。

據中汽協數據，2018年燃料電池車銷量僅為1527輛，且全是商用車，其中客車1418輛，貨車109輛。而2018年全國商用車總銷量為437.1萬輛，燃料電池車的滲透率不足萬分之3。

2018年中國新能源汽車銷量

在新能源車內部相比，2018年中國新能源汽車總銷量達125.6萬輛，其中純電動汽車98.4萬輛，插混汽車27.1萬輛，氫燃料電池汽車佔比不足0.12%，可謂是慘不忍睹。

2016-2018年中國新能源汽車銷量

從歷史數據來看，2016年-2018年，中國氫燃料汽車銷量分別為629輛、1272輛、1527輛。而今年，作為氫燃料電池車發展提到新高度的一年，其3月份銷量僅為86輛，整個第一季度總計銷售273輛。

如果不考慮某月銷量大爆發等特殊情況（例如政府大單），今年總銷量也難有質的突破。

在車東西看來，氫燃料汽車發展緩慢的背後，是其面臨的技術研發困難、制氫成本高昂，以及用車不便三大困境。

四、技術研發困境：兩大核心零部件技術研發難度大

1、高壓儲氫罐研發難度大

豐田70MPa高壓儲氫罐

上文提到，由於「氫氣很輕」，其質量能量密度很大。但反過來說，如果從單位體積燃氣釋放的能量來看，氫氣的熱值是常見燃料裡最低的，僅為12.74MJ/Nm^3，是甲烷的1/3，汽油的1/10。

這就意味著，如果要釋放同樣的能量，汽車需要消耗巨量體積的氫氣，因而氫燃料電池車上都有高壓儲氫罐來壓縮儲存氫氣。

車載高壓儲氫罐一般可以儲存6kg左右高壓氫氣，總體積在150L-200L上下，有些大的儲氫罐甚至會擠壓車內空間，比如豐田Mirai的後排就只能乘坐兩人。

豐田Mirai結構示意圖

在儲氫罐體積只能減小不能增大的情況下，儲氫壓力成為了重要的評價指標。同等體積下，儲氫壓力升高一倍，儲氫量會增加50-70%，續航裡程提升50%，但是成本會增加近7倍。

目前中外儲氫罐技術差距主要集中在儲氫罐材質上，包括內襯、纖維纏繞層和過渡層材料。

我國車載儲氫罐主流是金屬內膽纖維全纏繞氣瓶(Ⅲ型瓶)，內襯材料為金屬鋁，儲氫壓力為35MPa，質量儲氫密度（氫氣佔儲氫罐總質量的比重）在3%左右。

全複合纖維纏繞瓶（IV型瓶）

而日、美、韓的頭部企業已經量產了全複合纖維纏繞瓶（IV型瓶），內襯材料為塑料，有更好的氣密性、耐腐蝕性、耐高溫性，因此這種儲氫罐儲氫壓力能達到70MPa，質量儲氫密度在5.7%左右。

但需要指出的是，兩種儲氫罐都面臨很大的安全問題。

內部來說，儲氫壓力本身很高，無論是35MPa還是70MPa，都是一個很危險的壓力數值。要知道，20MPa的水壓就可以用來切割石材了。其次，氫氣在高壓高溫（30MPa，300℃以上）環境下，還會發生「氫脆現象」，腐蝕金屬，引起裂紋導致儲氫罐破裂。

外部來說，汽車行駛途中還可能發生碰撞事故，火災事故、浸水事故等極端情況，讓原本就比較危險的儲氫罐增加了破裂、洩露，甚至爆炸的可能性。

由於以上三個問題存在，兩種儲氫罐都採用了大量的碳纖維材料，同時，為避免「氫脆現象」發生，金屬內膽儲氫罐還需額外配備液冷系統，以控制罐內溫度。綜合下來，一個儲氫罐的成本達到了6萬元以上。

另外，目前國內外採用的大都是氣態儲氫，如果要實現更大的儲氫量，需要發展到低溫液態儲氫、高壓液態儲氫、有機液體儲氫等。

但液態氫的密度更高，面臨的爆炸、洩露風險也更大，同時還要耗費系統30%以上的能量來維持液氫狀態，目前讓汽車裝載液氫可能得不償失。

2、氫燃料電池多項關鍵技術還未突破

本田氫燃料電池

正如前文所言，燃料電池是燃料電池車最核心、成本最高的零部件，其也有質子交換膜、鉑催化劑、雙極板三大部件需要突破。

質子交換膜被稱為氫燃料電池的心臟，它處於燃料電池正負極板的中間，起到了隔離其他離子，僅允許質子通過的功能，同時還要隔離兩極反應氣體，支撐兩側催化劑層，性能要求非常高。

如此重要的電池「心臟」，卻一直被握在國外公司手心裡，我國研發氫燃料電池的核心材料幾乎全靠進口。

質子交換膜技術從上世紀60年代起就被美國杜邦公司壟斷，杜邦膜的價格約為 120 美元/kW，我國常用的燃料電池功率為35-50kW，以50kW燃料電池計算，一套燃料電池裡，僅質子交換膜的成本就高達4萬元人民幣。

燃料電池結構示意圖

質子交換膜的兩側是鉑（Pt）催化劑，氫氣通到陽極板後，在鉑催化劑的作用下，失去電子變成質子，再通過質子交換膜與另一側的氧原子結合生產水。

難點在於催化劑只能用鉑，而鉑的價格非常昂貴，均價約200元/克，使用100克鉑的情況下，一套氫燃料電池所用鉑催化劑的成本近2萬元。因此，降低催化劑中鉑的使用量，是降低電池成本的一大關鍵手段。

而目前，我國的低鉑催化劑技術尚處於實驗研發階段，離規模量產還有很長的距離。

雙極板

除此之外，作為燃料電池的「骨架」，雙極板的工藝水平仍待突破。雙極板（Bipolar Plate，BP）又叫流場板，與膜電極層疊裝配成電堆，在燃料電池中起到支撐、收集電流、為冷卻液提供通道等作用，其質量好壞直接決定了電池輸出功率和使用壽命。

雙極板的三種材質中，石墨板和複合板的技術已相對成熟，而金屬板因為能大幅提高電池輸出功率，近年來成為了燃料電池的一大突破方向，仍待解決掉問題是金屬板在電池環境下易受腐蝕，導致電池壽命較短。

在燃料電池的零部件上，還有膜電極、膜加溼器、氫氣循環泵等關鍵技術有待突破，篇幅有限，不再一一贅述。

3、零部件國產化程度低

一位氫燃料電池產業從業者告訴車東西，中國燃料電池產業在質子交換膜技術等核心技術層面與國外差距較大，進而產生了產業鏈配套難、產品價格高等問題。

據了解，我國目前70%的燃料電池零部件都依賴進口，許多關鍵技術要付大量專利費給國外公司，因此燃料電池的生產成本十分高昂。

2018年，我國燃料電池的實際生產成本約為740美元/kW，以功率為50kW的燃料電池來算，一套電池成本高達25萬元，而要達到國外常用的80kW功率，一套電池成本接近40萬元。

如果能夠實現核心零部件、關鍵技術的國產化，並進行大規模量產，燃料電池的成本是有望降低到可接受的程度的。

美國能源部測算的質子交換膜成本下降曲線

根據美國能源部（DOE）的測算，如果未來能達到50萬套的批量化生產規模，燃料電池生產成本可下探到30-40美元/kW，以80kW的氫燃料電池來算，一套燃料電池成本僅2萬5千元。

五、制氫成本困境和用車困境

制氫工廠

1、規模製氫成本高

除整車和零部件的研發以外，氫氣作為氫燃料電池汽車的能源，雖然來源豐富，但要低成本地大量製取也十分困難，一定程度上制約了氫燃料電池汽車的發展。

據相關研究，目前我國工業規模化製取氫氣，主要有以下5種方式：

5種制氫方式

其中，氯鹼工業副產氫成本相對較低，加上氣氫拖車運輸的費用，氫氣的成本在20-30元/kg左右。

但這種方式製取的氫氣純度不高，其本身是製取燒鹼和氯氣的工藝，反應過程中生成的大量氫氣被直接排放到了空氣中。收集這部分氫氣雖然成本低，但有大量其他氣體混雜其中，導致製取的氫氣純度不夠，難以滿足氫燃料電池的要求。

而化工原料制氫、石化資源制氫兩種方式，都有很大的工廠排放，與氫燃料電池車的零排放理念相悖，並且製成的氫氣需要脫硫、脫硝，成本也不低，不是未來長久的制氫方式。

目前，以水為原料的水電解制氫最被看好，其原理簡單，工藝成熟，也完全清潔。但由於工業用電價格非常高，一度電在0.86-1.8元左右，電解水的成本也遠高於其他制氫方式，達到了60-80元/kg以上。

同時，製取出的氫氣還要經過二級壓縮，一級壓縮到12.5MPa，二級壓縮到35MPa，以滿足氫氣的加注。另外，運輸成本、設備折舊成本、工廠電力設施建設成本等，進一步提高了電解水制氫的總成本。

除開上述傳統的制氫方式，近年也有些新制氫方式，比如膜分離制氫、生物質制氫、合氫物質制氫等，各有優勢，但都面臨技術不成熟，制氫成本高、制氫純度低、規模小等問題，暫無法成為大規模製氫主力。

2、用車成本高 加氫不方便

消費者選購汽車時，日常使用的成本是一大重要因素，氫燃料電池汽車在這方面非常劣勢。

因為氫氣製取成本很高，導致加氫價格非常昂貴。據了解，在有國家補貼的情況下，加氫的平均價格仍在60元/kg以上，氫燃料電池車的實際使用價格近每公裡1-3塊錢，與燃油車使用成本相當，遠高於電動汽車。

使用價格高的同時，加氫站的數量還少得可憐。據媒體報導，截止2018年底，我國已運行加氫站數量為23個，其中佛山4個，上海3個，北京、深圳、武漢、成都等城市均只有一個。

國內加氫站數量如此稀少，跟它的建設成本高達1500萬/座，而收益幾乎為零有關。

一位氫燃料電池產業從業者告訴車東西，加氫站建設速度滯後的原因還在於加氫站基礎設施的相關標準、政策、規範以及歸口管理單位不明確，進而制約了氫燃料電池汽車的推廣發展。

加氫站

用車不便只是後話，由於氫燃料電池車的生產、研發成本非常高，導致整車的售價也居高不下。就已規模化量產的三款車來說，本田Clarity售價39萬，本田Mirai售價45萬，現代ix35 FCV售價80萬。

而對於那些還未量產的燃料電池車來說，價格就更高了，基本都在100萬以上，因此我國賣出的氫燃料車大都是帶有試驗性質、示範性質的大巴、公交、物流車。

上汽大通FCV80氫燃料電池客車

最後來講，雖然加氫過程只需要幾分鐘，但加氫前的檢查、靜電釋放流程卻要10-20分鐘。

加氫前，車要開到待檢區，工作人員會全面檢查車的外觀、儲氫罐、車身溫度，經過測漏儀的監測後，再全方位地釋放車內靜電，隨後才能開到加氫區加注氫氣。

在不考慮排隊的情況下，加一次氫氣還是需要半小時以上。而這一過程中，手機需要關機或寄存在服務臺，可以想像，這對消費者來說是多大的痛苦。

此外，上述從業者還表示，氫燃料電池汽車還面臨市場教育不足，消費者對氫燃料電池汽車有不夠了解的情況，例如有些人對其安全性存疑。

六、結語：氫燃料電池車在曲折中前行

如今，不可再生的化石燃料越來越少，同時全球對化石燃料的需求卻越來越大，在電動汽車銷量迅速增長，油耗、排放法規日益嚴格的情況下，全球化石燃料的總使用量不降反升。

也就是說，如今電動汽車的增長、可再生能源比例的增長，僅抵消了人口和經濟增長所增加的能源需求。如果要進一步緩解全球能源短缺的現狀，必須有更多的新能源汽車與可再生能源扛起重任，而氫燃料電池汽車與氫能源就是中國政府選擇的方向。

中國政府選擇氫燃料電池汽車作為國家戰略發展目標，是因為其零排放、續航長、加氫快、低溫性能好等優勢，完全克服了燃油車和電動汽車的相應缺點，具有巨大的發展潛力，也被認為是新能源汽車的終極發展方向。

對此，中央與地方政府出臺了一系列扶持政策，鼓勵氫燃料電池汽車的發展，不僅對氫燃料電池車、加氫站進行了力度十足的補貼，還積極推動科研院所、車企、供應商、能源企業多方合作，形成產業配套。

同時，科研院所如清華、同濟、中科大，車企如長城、上汽、宇通、福田，供應商如國鴻氫能、億華通、氫璞創能、大洋電機等紛紛入局，在全國多地形成了氫產業集群。

但尷尬的是，氫燃料電池汽車卻因為技術研發難度非常大，核心零部件國產化程度低，同時規模製氫成本非常高、購車門檻高、用車不方便等問題一直沒發展起來，近幾年的銷量都十分慘澹。

不過，現在情況正變得越來越好。

據報導，目前國內已有企業成功研發了燃料電池質子交換膜，解決了氫燃料電池核心零部件的供給問題，而多家企業正在研發的70MPa儲氫罐也即將具備量產的能力。

另有北京大學、中國科技大學的科研團隊，分別研發出了不使用鉑的燃料電池催化劑，極大降低了成本的同時有效提升了催化劑活性。

「現在氫燃料電池汽車面臨的問題正在變得越來越好，政策越來越明晰，產業鏈企業實力大幅提升，地方政府積極性越來越高。同時，氫燃料電池汽車的市場認可度也在提升，推廣步伐在加快，產業態勢正在步入一個良性循環。」上述氫燃料電池產業從業者這樣向車東西總結道。