2020年，在鋰電汽車越發受到關注的時候，燃料電池汽車也開始迎來新的發展機遇，新一輪的新能源汽車規劃逐漸明確，燃料電池汽車的相關政策不斷優化，行業發展開始提速。
政策先行下，是技術發展上的喜憂參半，上遊制氫結構尚需優化，新型制氫技術還需完善；中遊儲氫技術亟待突破，高壓儲氫罐「瓶」頸仍在；下遊電池技術取得進步，電池電堆發展迅猛，核心材料有所突破。
但我國氫燃料電池汽車整體與國外玩家差距明顯，政策春風下，產業鏈需要加快發展，突破更多關鍵技術，擁抱氫燃料電池汽車廣闊的發展前景。
政策先行
氫燃料電池汽車發展的大背景是環保要求和能源危機問題，石油、天然氣等不可再生能源日益短缺，且能源利用對環境汙染頗大。氫氣被認為是最清潔的能源，其和氧氣產生化學反應只生成水，沒有溫室氣體產生，更沒有汙染氣體產生。
今年9月，中國已在聯合國大會上承諾2060年實現碳中和（利用節能減排抵消產生的溫室氣體），而氫氣是實現的重要途徑。世界氫能協會預測，2050年全球20%的二氧化碳減排可以通過氫能完成，氫能消費將佔全球能源的18%，創造2.5萬億美元以上的市場價值。
汽車作為能源消耗的關鍵領域，在節能減排方面也勢在必行。新能源汽車代替燃油車已在如火如荼開展，而以氫氣為原料的燃料電池汽車在環保、續航上更具優勢，未來將和純電動汽車一起替代燃油車。
2020年，氫燃料電池汽車相關政策正在進一步強化。11月2日，國務院辦公廳印發《新能源汽車產業發展規劃（2021—2035年）》，規劃提到2035年純電動汽車成為汽車主流的同時，也重點提到燃料電池汽車要實現商業化應用的目標。
商業化應用是怎樣的概念？在《規劃》發布前的10月27日，工信部指導發布的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》給了更加具體的數據：到2030-2035年，燃料電池汽車保有量要達到100萬輛左右。截止2019年底，我國燃料電池汽車保有量僅6165輛，且全為商用車，未來發展前景巨大。
在路線和規劃發布前，相關政策已經在改進優化。今年9月，財政部、工信部等五部門發布的《關於開展燃料電池汽車示範應用的通知》明確，對燃料電池汽車的購置補貼政策，調整為燃料電池汽車示範應用支持政策，對符合條件的城市群從燃料電池推廣和氫能供應兩個方面給予獎勵。
獎勵方式將通過積分核算，1積分大約是10萬元補貼，積分上限分別為15000積分和2000積分，即補貼金額上限為15億元和2億元。示範結束後，對超額完成示範任務的，超額完成部分予以額外獎勵，示範區以外的地方原則上不再對燃料電池汽車推廣給予購置補貼。
目前，北京、河北、山東、江蘇等20餘個城市群已經申報燃料電池汽車示範區項目，在產業集群更完善，研發資源更豐富的華北、華南和華東地區率先發展推廣示範先行區。
同時，在11月初新能源汽車路線圖和新能源汽車規劃出臺後，地方政府也迅速跟進，從加氫站、燃料電池技術等關鍵領域提出更具體的規劃。上海提出2023年實現「百站、千億、萬輛」的目標，同時培育知名企業和獨角獸；廣東著力培育氫燃料電池汽車產業鏈，並力爭2022年實現首批氫燃料電池乘用車示範運行。
政策上新一輪的支持，旨在推動產業的更快發展，也是來面對技術上的進步和突破。目前，我國整個燃料電池產業面臨著各種設備、技術挑戰，正在不斷追趕。
上遊制氫結構有待優化
氫氣作為電池汽車的核心原料，其製取來源顯得尤為重要。從氫氣目前的製取來源來看， 化石燃料制氫居主導地位，全球主要人工制氫原料的 96%以上都來源於傳統化燃料的熱化學重整，僅有 4%左右來源於電解水。其中，化石燃料中，天然氣佔比最高，達到48%。
全球氫氣製取原料佔比我國的煤炭和天然氣資源儲備豐富，也是我國人工制氫的主要原料，但我國煤炭制氫佔比更高，達到62%。
中國氫氣製取原料佔比化石燃料制氫的優勢是技術成熟，成本低，但氫氣的製備來源依然有環保問題的產生。電解水是最為環保的制氫方式，但成本頗高。
煤炭制氫成本最低，為 0.8～1.1 元/立方米，天然氣制氫成本為 0.9～1.5 元/立方米，我國電解制氫發展仍處早期，成本在 3 元/立方米左右。
氫氣製取方法成本對比化石燃料制氫仍然對環境產生汙染，需要重點考慮如何降低電解水成本。目前來看，利用棄風、棄水的電能進行電解水制氫是較為良好的路徑。
2019年，我國可再生能源的水、風、光棄電約515億度，氫燃料需求的增長將推動棄風棄光等可再生能源電解水制氫，有利於打破可再生能源發展瓶頸，擴大可再生能源佔比。
目前，也已有企業在此領域做出探索。11月17日，中國華能集團總經理鄧建玲表示，中國華能正積極創新發展水電制氫和儲能，打造綠氫產業園，建設西部地區首個規模化水電解制氫示範項目。
據了解，華能擬在成都選址建設水電制氫示範項目，項目建設規模6000Nm3/h，分兩期建設。全部建成後，項目年產氫氣4286噸，年產氧氣34286噸，年用電2.52億kWh。
四川省水電裝機容量近8000萬千瓦，受調控和外送能力限制，豐水期棄水問題突出，亟需途徑消納。通過開展水電制氫，充分利用水電的發電能力將富餘電力儲存起來，並實現規模化消納，有助於緩解水電棄水難題，提升水電產業的綜合經濟效益。
棄風、棄光等可再生能源的二次利用有望成為未來電解水制氫為主的過渡階段，改變我國目前煤炭制氫為主的現狀。
中遊儲氫亟待突破
相比制氫結構的有待優化，儲氫設備技術上的突破是我國氫能產業更需關注的核心。
氫氣製取完成後需要儲存，並運輸到加氫站，實現氫燃料電池汽車的加氫。相比汽油和電池，氫氣作為更加易燃的物質，安全性問題更加突出。目前，儲氫方式主要有高壓氣罐儲氫、低溫液態儲氫、化學儲氫等。
氫氣熱值高，單位質量能量密度大,但氫氣是最輕的氣體，單位體積燃氣釋放的能量低，高壓儲氫就是利用超高壓力提高單位體積氫氣能量密度。
低溫液化儲氫則是利用氫氣在超低溫下變成液體的方式儲存氫氣，變成液體後，氫的單位質量能量密度將大大提高，其體積密度是氣態氫的845倍。
化學儲氣主要是利用金屬、有機化合物等其他物質與氫氣生成化合物，使用時再將其分解提取。化學儲氫也能較好的提高氫氣儲存密度，同時，相比高壓儲氫和液態儲氫更加安全。
目前來看，液化儲氫和化學儲氫似乎都比高壓氣罐儲氫有更高的儲存密度，但是兩者在使用時，脫氫成本較高。液態儲氫的超低溫環境需要更多額外的能量來提供，化學儲氫脫氫時也需要複雜的設備和催化劑。
相比液態、化學儲氫苛刻和複雜的條件，氣態儲氫雖然密度較低，但只需專注於儲氣罐的研發，且在高壓下，能量密度已不斷提升，同時氫氣在使用時最為方便，是目前發展最成熟、最常用的儲氫技術。
高壓氣態儲氫技術的儲氫密度受壓力影響較大，壓力又受儲罐材質限制。因此，研究重點在於儲罐材質的改進。
高壓氣態儲氫也是車載儲氫的主要應用形式，將氫氣罐直接放置在汽車底部，給燃料電池系統供氫。其按種類可分為：純鋼製金屬瓶(I型)、鋼製內膽纖維纏繞瓶(II型)、鋁內膽纖維纏繞瓶(III型)和塑料內膽纖維纏繞瓶(IV型)4種。
塑料內膽纖維纏繞瓶當前，國內市場上主要以鋁內膽纖維纏繞III型瓶為主，已開發出35MPa和70MPa兩種容器，技術較為成熟，塑料內膽纖維纏繞的IV型還處於研發階段。美國、德國、日本、韓國等國家已廣泛應用IV型瓶，Hexagon、豐田、佛吉亞等公司具備批量生產能力。
與其他種類相比，IV型瓶內膽從原來鋼性的金屬內膽變成有一定彈性的塑料內膽，其壽命大幅提高，優勢顯著。同時，IV型瓶內膽方便成形，本身價格也較為便宜，未來IV型瓶的成本可以達到III型瓶成本的1/4左右。多種優勢下，IV型瓶勢被認為是行業發展方向。
IV型瓶各國開發情況目前各國均在大力開發IV型瓶，不過，IV型瓶對碳纖維材料、氣罐密封形式都有超高要求，目前真正實現商業化的國家僅有日本和挪威。我國目前還沒有企業實現技術突破，僅有高校處於研發階段。
IV型瓶作為目前國際上實現量產應用的車載儲氫方式，為燃料電池乘用車的研發提供了關鍵動力，我國需要將其作為重點方向來攻克。
下遊電池技術取得進展
相比儲氫技術的尚待突破，國內在氫燃料電池系統領域已有不少企業實現自主國產化。
氫氣與氧氣反應生成水，是氫燃料電池的基本原理。當然，必須注意，氫燃料電池不是氫內燃機，它不是通過燃燒產生能量，而是通過氫氣和氧氣在電解液中的離子反應，將化學能直接轉化為電能。
燃料電池工作原理在氫燃料電池系統中，電池電堆是最核心的部件。其由多個單體電池以串聯方式層疊組合而成，單體電池是由雙極板與膜電極（包括催化劑、質子交換膜、碳紙/碳布等）組成。若干單體之間嵌入密封件，經前、後端板壓緊後用螺杆緊固拴牢，便構成了燃料電池電堆。
電堆作為燃料電池核心部件，是對外功率輸出的核心，其成本約佔燃料電池系統總成本的60%，電堆的開發對燃料電池推廣應用至關重要。
以豐田為代表的國際知名車企大多自行開發電堆，一般不對外開放，以 Ballard、 Hydrogenics 為代表的國際知名電堆生產企業在燃料電池領域深耕多年，具有較強的技術積累和產業化能力，可以對外單獨供應車用電堆。
國內電堆生產技術整體而言距離國外還有一定差距，但有多個企業在積極研發自己的電堆技術專利，提高國產電堆性能並減少成本，代表企業有大連新源動力、神力科技、東方氫能、氫璞創能、武漢眾宇、明天氫能等。
近期，電堆領域也有初創企業開展了融資，11月18日，上海驥翀氫能科技有限公司完成了Pre-A輪融資，由水木易德領投，河南戰新氫能產業基金、張家港政府投資平臺悅豐金創及山東江詣創投跟投。
驥翀氫能成立於2018年12月，是一家專注於自主智慧財產權燃料電池研發和產業化的科技公司，定位於車用氫燃料電池電堆解決方案供應商，業務涵蓋了電池電堆定製開發、銷售及技術服務等。
電池電堆國產化不斷提升的同時，核心零部件也有企業實現突破。
同在11月18日，東嶽集團150萬平方米質子交換膜生產線一期工程在山東淄博投產，這是我國首個實現質子交換膜規模量產的項目。
在電池內部，質子交換膜為質子的遷移和輸送提供通道，使得質子經過膜從陽極到達陰極，與外電路的電子轉移構成迴路，向外界提供電流。質子交換膜的性能對燃料電池的性能起著非常重要的作用，其好壞直接影響電池的使用壽命。
全氟磺酸質子交換膜目前市場比較常見的膜材料主要是全氟磺酸質子交換膜，全球主要從事燃料電池質子膜研發和生產的公司除了東嶽，還有美國戈爾、杜邦，日本旭硝子，德國巴斯夫，東嶽靠著自身完整的產業鏈條，成為全球為數不多的能夠為量產氫燃料電池汽車提供質子交換膜的企業之一。
不過，目前在燃料電池電堆的核心零部件中，除東嶽質子膜和樹脂已經實現國產規模化製造外，其他核心材料，如催化劑、氣體擴散層載體碳、基材碳紙還主要依賴進口。
電池電堆核心材料比如，催化劑發揮著催化氧氣分子的還原和氫氣分子的氧化作用，要求高活性、高穩定性，能夠耐受寬廣電化學電位範圍的極化循環，抗反應氣體中雜質中毒汙染。目前這一領域的核心企業主要分布在美國和日本等國家，國內已有企業在做，但在反應活性、載體耐腐蝕性等方面還有很大差距。
乘用車整車需要追趕
將燃料電池發電機製造完成後，氫燃料電池汽車有了動力，進而製造成整車。
目前來看，由於不少核心技術和零部件依賴進口，導致我國氫能源汽車成本高昂，氫燃料電池只在商用車領域展開應用，國內尚未實現乘用車的量產。
商用車是短期燃料電池汽車發展重點。由於目前我國加氫站建設數量仍較少、燃料電池汽車的購置成本較高，商用車尤其城市公交將會是短期最重要的燃料電池汽車應用場景。
宇通氫燃料電池汽車一方面，城市公交車、重卡等運營車輛的行駛路徑較為固定，對加氫站數量的依賴較低；另一方面， 我國商用車有較大的保有量基數，在燃料電池汽車發展初期可以推動氫燃料電池產業鏈的成本下降。目前我國商用車頭部企業如宇通、福田、中國重汽等車企均已在燃料電池領域積極布局。
燃料電池乘用車領域目前以日韓車企為主。在乘用車領域，全球燃料電池汽車銷量主要由豐田、本田和現代 3 家日韓企業貢獻。
目前，燃料電池乘用車售價普遍高於傳統燃油車車和純電動汽車， 豐田的全新第二代 Mirai 已在德國正式開售，售價 6.39 萬歐元（約合人民幣 50.5 萬元）。
長遠來看，乘用車必然是氫燃料電池汽車的主力。隨著制氫尤其是電解水制氫成本的下降和儲氫技術的突破，氫燃料電池汽車會在未來和純電動汽車共同推進新能源汽車的發展。
全球氫燃料電池汽車發展目前都還處於初期，政府需要加大產業扶持力度，企業需要加強技術攻關，為氫燃料電池汽車產業的爆發做好準備。