“双碳”背景下氢燃料电池在车用领域的探究

摘要：本文旨在探讨氢燃料电池在车用领域节能减排的可行性，首先文章简要介绍了氢燃料电池重视度逐渐提高及其在车用领域的应用背景。其次从三个方面分析了氢燃料电池在车用方面的节能减排优势，并且我市政府也推出了一系列有利于氢燃料发展的政策以及企业的相应技术革新，通过调查结果显示，氢燃料电池具有较高的能源转化效率，越来越受到人们的青睐。最后，总结了氢燃料电池在车用领域节能减排的可行性并提出相应政策建议和技术发展方向。

关键词：新能源汽车；氢燃料电池；节能减排

一 研究背景

近年来，随着生态文明建设工作持续推进，绿色环保、低碳出行理念逐渐深入人心，我国新能源汽车产业蓬勃发展。目前锂电池是我国最常见的新能源汽车电池，锂电池实际上并不是真正意义上的清洁能源，氢燃料电池是另一种新兴的新能源汽车电池，它的原理是利用电解水的逆反应，给电池的正负极分别供应氢和氧，从而产生电能和水。综合来看，要立足以煤发电为主的基本国情，抓好煤炭清洁高效利用，增加新能源消纳能力，推动煤炭和新能源优化组合，在电力电热过渡到风电光伏等清洁能源的过程中，绿氢对煤电的改造会成为必经之路。总之，氢能源作为一种环保、可持续的能源，具有广阔的发展空间和巨大的潜力。通过推动新能源汽车发展和加大对氢能源技术研究投入，氢能源汽车将成为我市新能源革命的推动者。

二 氢燃料电池汽车的优、缺点

1、优点

1.1快速充电

从续航时间上来看，氢燃料电池只需要3分钟—20分钟；而锂电池充电时间相对较长，大概需要30分钟—3小时。与电池充电相比，氢燃料电池可以更快速地完成加氢操作，从而实现快速充电和短暂停留时间。

1.2长续航里程

从续航里程来看，氢燃料电池轻易可达600km以上，且提升空间大。而锂电池的续航里程为400km左右，续航里程易受环境温度制约，且会出现锂电池老化现象。从而氢燃料电池车辆的续航里程通常比纯电动车辆更长，可以满足远距离驾驶需求。

1.3氢气来源广泛且可再生

氢是世界上最多的元素，氢气来源极其广泛并且是可再生资源，可通过水电解法、生物质发酵法、生物质热解法等方法来产生氢气，因此用氢气作为“燃料”非常合适。

2、缺点

2.1氢气的安全性：虽然氢气作为未来新能源被大众所看好，但是氢气的安全性仍是值得人们注意的；即使很多研究表明氢气的安全系数比汽油高，但在安全性方面氢气的使用仍然存在易燃易爆、泄露风险、储存要求高的缺点。

2.2成本高：目前石家庄氢燃料电池制造产业链基本处于空白状态，难以实现批量化生产；除此之外，建设一座加氢能力大于200公斤的加氢站成本在1000多万元以上，虽然财政部发布了《关于新能源充电设施建设奖励的通知》的扶持政策，但高昂的建设成本还是让人望而却步。

三 制氢工艺与碳减排路径

（一）制氢工艺

1）绿色制氢：采用可再生能源作为电力来源，例如风能、太阳能等，结合水电解技术生产氢气，这样可以实现零排放或减少碳排放。

2）生物制氢：利用生物质资源作为原料，通过生物发酵或生物催化反应产生氢气，这种方式可以降低对化石能源的依赖，减少碳排放。

（二）碳减排路径

1）    在氢能源发展过程中，我市政府应制定长期、稳定的氢能发展规划，明确氢能产业的发展目标、重点任务和保障措施。通过减免税收、提供财政补贴等方式，降低氢能和燃料电池的生产和运营成本，提高其市场竞争力。

2）    企业应继续加强催化剂、加氢工艺及技术的研发工作，为我市环境保护和能源转型提供了新的路径，也为企业自身的发展提供了新的机遇。

四 调研结果

本次调研旨在深入了解我市氢燃料电池发展现状、技术特点以及应用前景，我们基于社会情况调研，向全国发出共计453份调查问卷，回收453份调查问卷，有效问卷431份，有效问卷占95%，其中以京津冀地区受访者为主， 59.49%为年龄18-25青年，其中女性青年居多。经调研结果发现，在氢燃料电池相对于锂电池汽车的优势中，居民对零排放环保、续航里程长、燃料成本低反响较高，其中零排放环保达到83.08%，说明居民的环保意识有所提高。目前40%公民认为氢燃料电池汽车在推广的可行性方面覆盖较窄，且认为氢燃料电池汽车的维护成本较高。有40%表示愿意购买氢燃料电池汽车，说明公民对氢燃料电池的信任度和接受度较高。人们对新能源汽车的考虑因素为环保意识、经济成本、实用性、技术创新、政策支持五个方面，可见氢燃料电池在汽车方面的社会应用较为积极，随着技术进步和政策支持，其发展前景值得期待。

五 推广使用氢燃料电池汽车实施路径

氢能是一种清洁、高效、可再生能源，是我市新能源汽车发展的重要技术路线之一，具有广阔的发展前景，在此为其早日成熟上市提出以下几点改进意见：

（一）、政策支持

1、对造车企业政策相应倾斜

需要我市政府针对汽车机械制造业制定一系列产业政策以促进行业发展。这些政策包括鼓励企业进技术改造、加大研发投入、推动产业结构调整等。

2、对上游企业政策相应倾斜

需要政府制定长期、稳定的氢能发展规划，减少氢能源制造运输成本，明确氢能产业保障措施，为氢能产业的健康发展提供指导并构建多渠道氢能源供应保障体系，加快氢站布局，提升加氢效率和布局优化以满足发展需要。

（二）、普及消费者对氢燃料电池安全性的认识

1、加强科普宣传：通过各种渠道，如媒体、网络等途径普及人们氢燃料电池汽车领域的相关知识，以及举办技术研讨会让专业人士和消费者进行交流，让人们更加清楚的认识到氢能源的安全风险是可控的，减少公众疑虑。

2、展示安全性：通过提供详细的安全数据和测试结果以及他人实际使用案例，让消费者在使用前充分了解氢能源电池汽车的安全性能。

（三）、政府与造车企业联合制定相应安全标准

政府与造车企业联合印发《石家庄氢能产业标准体系建设指南》，明确未来几年石家庄市氢能标准化工作的重点任务，系统构建氢能制、储、输、用全产业链标准体系，以确保氢燃料电车行业的有序发展。

六 总结

在“双碳”计划的背景下，氢能源电池所具有的优势恰恰与我市新能源电车发展趋势相契合。因此，我市大力推动氢能源等清洁能源节能降碳改造，竭力将会污染环境的锂电池替换为氢能源电池，把促进氢能源发展放在达成“双碳”计划的重要一环。政府相关部门需积极出台相关优惠、补贴政策，增加相应政策倾斜力度，相关企业仍需加大对于加氢的研发和投入力度，形成氢能源电车规模化、体系化，以降低氢能源电车售价，同时普及消费者对氢燃料电池安全性的认识，减少公众疑虑。

总而言之，氢能源是一种极为理想的绿色能源且我市制氢、氢能装备储存与运输制造等环节在国内具有领先优势，因此氢能源电车发展潜力巨大，相信在不久的未来以氢燃料电车必将在我市大放异彩。

七 参考文献

[1]节选自  中华人民共和国中央人民政府网https：//www.gov.cn/lianbo/bumen/202308/content_6897327.htm

[2]节选自

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[4]节选自  冯文，王淑娟，倪维斗，等．氢能的安全性和燃料电池汽车的氢安全问题[J]．2003，24 （5）：677-682

[5]节选自  刘应都，郭红霞，欧阳晓平．氢燃料电池技术发展现状及未来展望[J]．中国工程科学，2021，23（4）：162-171