性能、寿命、成本是燃料电池商业化的关键

根据美国能源部(DOE)2016年发布的《Multi-Year Research, Development, and Demonstration Plan》，为了实现商业化目标，燃料电池系统需满足以下要求：

1)功率密度：2020年达到650W/L，长期达到850W/L;

2)耐久性：2020年达到5000h，长期目标8000h;

3)规模生产成本：2020年达到40 USD/kW，长期达到30 USD/kW。

《中国制造2025》目标：2020年达到DOE的以上性能要求，2025年开始量产。“2020年，燃料电池堆寿命达到5000小时，功率密度超过2.5千瓦/升，整车耐久性到达15万公里，续驶里程500公里，加氢时间3分钟，冷启动温度低于-30℃;2025年，燃料电池堆系统可靠性和经济性大幅提高，和传统汽车、电动汽车相比具有一定的市场竞争力，实现批量生产和市场化推广。”

国外燃料电池汽车产业进入商业化初期

国外燃料电池功率密度、冷启动温度等性能指标已基本接近或超过目标值，进入商业化初期。燃料电池汽车的研究始于1960年代，2015年丰田、现代、通用等车企进入以商业化为目的的第二次开发，燃料电池续航里程、寿命、成本方面有了较大突破，迈入产业化阶段。

2016年中国燃料电池客车发展提速

在国家“十五”、“863”计划电动汽车关键技术重大科技专项和“十一五”节能与新能源汽车重大项目支持下，近年来我国燃料电池汽车技术研发取得重要进展：2015年上汽集团推出了第四代采用荣威950车型平台的燃料电池汽车，续航里程可达400km，已经具备小批量生产的能力;2016年5月宇通推出第三代燃料电池客车，续航里程提升至600km，寿命达到5000h，成本下降50%，该车型的推出意味着我国燃料电池客车商业化的脚步进一步加快;2016年5月，福田汽车接到了有车(北京)新能源汽车租赁公司购买100辆欧辉氢燃料电池电动客车的订单，是目前全球最大批量的氢燃料电池电动客车订单。

关键零部件国产是燃料电池产业化的必要条件

燃料电池系统核心零部件：电堆、空气循环系统和氢气循环系统

燃料电池汽车由燃料电池系统、储氢瓶、驱动电机、整车控制系统、辅助电池系统构成。燃料电池系统占整车成本约63%，由燃料电池堆(催化剂、双极板、质子交换膜)，空气循环系统、供氢和水/热管理系统构成。

空气循环系统工作原理：空气通过压缩机增压之后，经过加湿处理送入到燃料电池反应堆，在那里和来自于氢源的氢气发生电化学反应，输出电能用于动力输出。输入气体在消耗了部分氧气之后，排出反应堆，通过分水，去雾之后，通过膨胀器从压力气体中回收部分压力能，将其转化为机械能反馈到空气压缩机，从而节省供气单元所需要的电能。

燃料电池堆工作原理：利用质子交换膜技术，使氢气在覆盖有催化剂的质子交换膜作用下，在阳极将氢气催化分解成为质子，这些质子通过质子交换膜到达阴极，在氢气的分解过程中释放出电子，电子通过负载被引出到阴极，这样就产生了电能。

氢气循环系统工作原理：车载储氢瓶里的氢气经过减压/稳压阀后，压力降为所需要求，再通过电动调节阀、压力传感器、流量计和加湿器进入电堆进行反应，少量多余的氢气进入氢气再循环系统，或经过处理后排入大气。