《燃料电池汽车技术及市场-2021版》
2021-10-08 21:35:21   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

Fuel Cell Electric Vehicles 2022-2042

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据麦姆斯咨询介绍，英国知名研究公司IDTechEx在这份最新发布的燃料电池汽车（FCEV）报告中探讨了燃料电池乘用车、轻型商用车、卡车和公共巴士技术及市场的发展现状。本报告从技术和经济性角度讨论了燃料电池在这些交通应用领域的部署现状，并提供了燃料电池汽车2022年~2042年的独立展望。

为了应对全球气候变化和城市空气质量问题所带来的威胁，许多国家正在收紧排放法规，以降低公路交通所带来的环境影响。这些立法迫使汽车制造商逐渐抛弃传统的内燃引擎，转向纯电池动力以及燃料电池动力系统。

燃料电池汽车运行示意图

尽管纯电池电动汽车（BEV）市场在许多运输领域已经开始起飞，但锂离子电池的能量密度、车辆可携带电池的最大重量以及车辆内可部署电池的空间等问题，仍然限制着BEV的续航里程。燃料电池技术为汽车制造商提供了一个显著降低道路废气排放，同时扩大续航里程的方向。

燃料电池能量密度优势

燃料电池，通过氢气（作为燃料储存在加压罐中）和氧气（来自净化进气）之间的化学反应产生电力。燃料电池系统可以提供比当前电池动力系统更高的能量密度。这种改进的能量密度使车辆加注燃料之间的续航里程比BEV更大。

燃料电池汽车的吸引力

燃料电池系统的另一个显著优势是，氢罐加注与传统内燃机加油相似，只需要几分钟即可完成，比相对缓慢的充电要快得多（后者通常需要几个小时）。FCEV的续航和加注燃料优势，对于零排放重型卡车和公共巴士运营的可行性尤为关键。因为对于这些应用，每天的行驶里程要求很高，运行时间很长，同时还要求操作的灵活性。

燃料电池乘用车

为车辆部署燃料电池并不是一个全新的概念。丰田、福特、本田、通用、现代、大众、戴姆勒和宝马等主要汽车制造商，过去30年来为推进这项技术投入了巨资。对于乘用车而言，燃料电池开发已经投入了大量的精力和费用，但这些努力的结果是，2021年，只有丰田和现代两大主要汽车制造商生产FCEV汽车，2020年的FCEV销量不足10000辆。而与FCEV几乎同期开始认真开发的BEV则在2020年售出了300多万辆。

三大主要FCEV汽车制造商的市场份额

制氢

燃料电池汽车真正落地还面临着相当大的挑战，例如，降低燃料电池系统组件的成本，以及足够的氢燃料加注基础设施。此外，廉价的“绿色”氢气的供应同样重要。“绿色”氢气由采用可再生电力的水电解生产，IDTechEx在这份报告中进行了重点分析，因为这对于FCEV提供相关的环境认证至关重要。

氢燃料电池汽车的应用障碍

目前可用于制氢的最先进、最便宜且可扩展的方法是蒸汽甲烷（天然气）重整。这种方法产生的氢气被称为“灰色氢气”，目前全球约50%的氢气来源于该工艺。然而，这种方法会产生大量的二氧化碳，这意味着采用灰色氢气的FCEV，相比现代内燃机车辆，从油井到车轮的碳足迹仅能提供非常有限的减排潜力。IDTechEx在这份报告中详细介绍了碳捕获和储存（CCS）技术，这将大大减少蒸汽甲烷重整工艺的碳排放，以生产所谓的“蓝色氢气”。

尽管碳捕获和储存技术已经吸引了主要能源公司的极大兴趣，但它还没有得到大规模的验证。理想的途径是利用可再生能源（包括风能、太阳能和水力发电）发电，再通过电解将水分解成氢气和氧气。然而，这种方法的成本效益取决于廉价的可再生电力，而这尚未得到广泛使用。

IDTechEx估算了不同卡车动力系统的gCO₂/km排放量

尽管燃料电池汽车面临着巨大的挑战，但世界各国政府都在为零排放汽车的发展提供前所未有的支持，包括日本、韩国、德国和中国在内的主要经济体都在支持从石化燃料向氢经济的广泛转型。

在各国政府的支持下，大型跨国能源公司的兴趣越来越高涨，他们认识到需要一个向更清洁燃料过渡的战略；多家主要汽车制造商（尽管目前仍主要是丰田和现代）也展现了坚定的策略，明确共同努力来推动FCEV的开发和部署。

燃料电池卡车和巴士

IDTechEx在报告中特别关注了重型卡车和公共巴士市场，这些要求苛刻的细分市场需要更长的日常行驶里程，更便捷的燃料加注以及操作灵活性。重型卡车和公共巴士细分市场也面临着减少废气排放的严格法规要求，但BEV解决方案对于这些应用可能不太可行，因为实现每日工作循环所需要的锂离子电池的重量和成本令人望而却步。

燃料电池汽车可以为这些应用提供唯一可行的零排放解决方案。本报告详细介绍了燃料电池商用车面临的挑战，包括资本支出成本、氢燃料成本对可行性的影响，以及当前FCEV部署的示例。

本报告提供了燃料电池汽车2022年~2042年的详细技术和市场预测，汽车价值链上各个位置的厂商都能够从本报告中获取感兴趣的信息，它们包括：燃料电池和电解槽制造商、电池和电机制造商、氢燃料基础设施开发商、零件和系统供应商，以及希望投资燃料电池技术的能源公司、政府机构、研究机构、公司或个人，这项技术有望成为交通部门脱碳工作的关键。

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