日本氢燃料电池汽车为何快人一步？

随着新能源汽车产业的逐渐成熟，电动汽车的发展逐渐面临电池的瓶颈问题，在全球范围内，燃料电池汽车成为目前业内公认的除电动汽车之外最适合代替传统燃油车的新型能源。

甚至，和电动汽车在未来所面临的电池回收利用问题比起来，氢能燃料电池汽车被认为是实现车辆使用阶段“零排放”、全生命周期“低排放”的重要技术路径，也是未来汽车产业技术竞争的制高点。

近年来每一次国内外的大型车展上，总少不了日本氢燃料电池汽车的身影。在刚过去不久的北京车展和深港澳国际车展上，丰田展台的氢燃料电池汽车引来众多粉丝关注。

日本全面开展氢燃料电池汽车战略布局！

今年5月，李克强总理参观位于北海道的日本丰田汽车工厂。丰田展示了一系列自主研发的高科技产品，其中包括完全自动驾驶的纯电动样车“e-Palette概念车”和燃料电池车丰田Mirai。

作为全球首辆量产氢燃料电池车，Mirai是丰田FCV(Fuel Cell Vehicle，燃料电池车)计划的产物，很明显日本看中燃料电池技术对于汽车产业和能源格局的影响。

2017年12月26日，日本政府正式发布“氢能源基本战略”，主要目标包括到2030年左右实现氢能源的发电商用化以及未来通过技术革新等手段把氢能发电成本降低至与液化天然气发电相同的水平。

据了解，日本汽车企业已联合投资在日本国内进行加氢站的建设。日本三大汽车巨头——日产、丰田和本田也早已开始携手在建设氢燃料电池车基础设施——加氢站。去年，日本11家公司将共同成立一家新公司在日本全面开展氢燃料电池车(FCEV)加氢站的战略布局工作。

根据OFweek产业研究院数据表明，2015年到2018年，全球氢燃料电池车的销量正逐年成倍增长，从2015年的253辆增至2018年4月的3828辆。其中，在目前量产的车型销量排行中，丰田Mirai占据销量排行榜首，三年共售出1858辆，量产车型主要是丰田Mirai、本田Clarity和现代ix35、现代Nexo，这些售出的车型主要分布在美国、丹麦、日本和韩国等。

从全球车企的动向来看，可以说没有哪一家企业像丰田、本田一般对燃料电池汽车如此痴迷。前有丰田Mirai氢燃料电池汽车掀起浪潮，后有本田第三代CLARITY推波助澜，那究竟是什么吸引着日系车企，让他们如此热衷于氢燃料电池汽车呢?

丰田高层：燃料电池车是终极环保车

从能源结构上来说，岛国日本资源匮乏，电力更是如此，而福岛核电站事故后更是让日本抛弃核电，转而加大对火电的投入，这一举措导致日本对化石燃料的需求进一步扩大，同时也让日本愈发依赖能源进口。将自己的命运放在别人手里，显然是日本不愿意见到的，因此，寻找一个清洁高效、同时又能在本土制备的能源成为日本第一目标。

从环境可持续发展的角度来说，丰田汽车于2015年10月14日公布“丰田环境挑战2050”目标，提出在2050年前实现仅靠发动机行驶的汽车的“零”销售。该计划旨在提高混合动力车(HV)和燃料电池车(FCV)的比率，使新车的二氧化碳(CO2)排放量比2010年削减90%。因此，丰田汽车近年来在新能源汽车，尤其是燃料电池汽车上投入了大量研发资金。从长期来看，目前丰田汽车的研发开支正处于历史高位，可以认为丰田汽车对于科研十分重视，未来继续会有大量新能源技术和产品推出。

目前，丰田汽车是电动汽车销量最高的汽车厂商，电动汽车累计销量破1000万，其代表车型普锐斯发展至今已推出第四代车型，单款车型累计销量398.46万量(2017年2月数据)。2016年11月，丰田汽车社长丰田章男直接出任电动事业负责人，可见丰田对电动汽车的重视。

尽管如此，由于传统电池技术的限制，丰田高层认为燃料电池车是终极环保车，丰田汽车近年来将其未来研发重心从技术成熟的混合动力汽车逐渐转向燃料电池汽车。丰田汽车于1992年便开始研发燃料电池汽车，在1996年10月发布了首款燃料电池汽车FCEV。在随后的十多年里，丰田汽车陆续推出了FCHV-3、FCHV-4、FCHV-5、Toyota FCHV、Toyota FCHV-adv等车型，但受制于昂贵的单价和基础设施不足，该阶段的燃料电池汽车没有量产和商品化。

Mirai何等车也？

直到2014年12月15日，丰田汽车在日本发布全球首款量产氢燃料电池汽车Mirai。经政府补贴后，实际售价520万日元左右(约31万人民币)，Mirai的储氢罐可储存5千克氢气，加满氢气仅需3-5分钟，加注后可行驶650千米。就目前的储氢水平和行驶里程来说，都达到了顶尖水平。

由于电池技术的限制，目前纯电动汽车的续航里程普遍在250公里左右，且需要数小时的时间充电。由于氢燃料电池汽车的续航和加注燃料的时间与普通内燃机汽车无异，很多人认为优势大于纯电动汽车。

Mirai使用的燃料电池系统(Toyota Fuel Cell System, 简称TFCS)由丰田汽车自主研发，主要包括六个子系统：燃料电池堆、储能电池、高压储氢罐、驱动电机、PC升压变频器和动力控制装置。

根据官方数据，Mirai的续航里程达502km，最高输出功率为114kW，最高时速为175km/h。各项性能与当前市售的家用轿车相差无几，甚至超出当前部分电动汽车续航里程。

Mirai的燃料电池为固体聚合物电解质燃料电池(Solid polymer electrolyte FC)，最大输出功率为114千瓦，由370片电池组成，体积功率密度和质量功率密度分别为3.1kW/L，2.0kW/kg，处于世界领先水平。除了为汽车提供动力外，Mirai的燃料电池堆还可以为其他设备供电，Mirai可以作为备用发电机使用。为了提高效率，Mirai后备箱中有一块镍氢储能电池，用于吸收燃料电池组输出剩余的电能和车辆行驶过程中回收的电能，供汽车急加速或车载电池使用。

氢燃料的安全存储是氢燃料电池汽车最重要的问题。Mirai最大可承受70兆帕压力的高压储氢罐，外壳由碳纤维和凯夫拉组成，能够抵抗一般轻型武器攻击。

不过，对于氢燃料电池汽车来说，加氢站等基础设施的建设是未来发展面临的困难。为使更多的氢燃料电池汽车上路，丰田还无偿对外公开了5000多项燃料电池相关专利，希望以此鼓励其他汽车厂商推出燃料电池汽车，降低加氢站等基础设施的建造和使用成本。

小结：

日本在氢燃料汽车和氢燃料电池领域的发展之所以快人一步，其实不管对于日本还是其他国家来说，氢燃料电池汽车的发展，一方面是能源安全的需要，另一方面，也是环境可持续发展的需要。

中国在燃料电池汽车领域的研究和进展并不晚于国外，政府也高度重视氢能燃料电池汽车的发展，并将其作为我国汽车动力系统转型升级和新能源汽车战略的重要方向。目前国家能源集团正在加快布局从制氢到加氢站的氢能利用全产业链，并参与氢燃料电池的研制与开发。国家政策将以示范为主，未来产业技术好的区域自然能抢占先机，切分更多的市场蛋糕。而在充电基础设施难普、电池能量密度有限的当下，燃料电池汽车也迎来更多发展机遇。