作者 | 杜超（大连擎研科技有限公司）
来历 |《探究与调查》、氢云链
货车用燃料电池体系是现在国内交给量大的燃料电池产品，也是燃料电池体系中中心的研讨范畴。依据国内相关专利散布的研讨可知，现在国内的货车用燃料电池体系相关的专利仍会集在国外企业，其专利散布是以体系和其操控办法相关的研讨多，其次是燃料电池电极以及电堆相关的研讨。跟着国内关于燃料电池职业的重视度的进步，国内货车用燃料电池的技能研讨也继续不断的展开，未来仍需在加大产品功率、进步产品可靠性和下降产品本钱方向上加大开发力度，推进燃料电池职业的继续展开。
1、我国燃料电池货车职业展开现状
现在每年的轿车尾气排放中，货车的NOX以及PM排放量均高居榜首。2018年环保局数据统计多个方面数据显现，悉数货车的NOX和PM排放量占总排放量的84%和78%，特别是重卡，在这两个方向上均为首要的污染源。因而，为完结2030年的减排目标，货车职业的节能减排势在必行，纯电动重卡、燃料电池重卡、甲醇重卡这些细分商场逐步鼓起。从2013年开端，新能源货车商场销量逐步上升。从2013年全国仅缺少2000台的销量一直到2017年的年销量打破15万，但因为补助方针的退坡，关于该范畴也有必定影响，2018年商场销量下降至11万辆。
跟着新能源货车商场的不断升温，燃料电池货车因为其节能环保、体系效率高、续驶路程长等优势，也成为了各企业重视的产品开发方向。从2016年开端燃料电池货车职业的货车销量呈上升趋势，但却并不安稳，特别2018年的交给量较低，全体职业受工业方针和地方政府驱动计划影响较大。其间首要的出产厂商为中通客车、春风轿车和上汽大通。
到到2019年9月，现已有9家车企的34款氢燃料电池货车进入了引荐目录，其间春风、中通的车型散布多，别离占50%和14%，但这些车型大多未形成继续的出售订单，这与燃料电池体系技能更迭和国家补助方针的改变均有关联度。而引荐目录中的车型首要以7-9吨的中卡为主，占一切车型的97%，而燃料电池体系的额定功率大多在30kW，占悉数车型的73%。跟着技能的不断进步以及补助方针要求的进步，体系功率也在逐步进步，从2018年开端现已逐步向60kW体系进步（图1）。
图1 布告目录车型参数分类
2、货车用燃料电池体系技能展开现状
对货车用燃料电池体系相关专利进行检索，其间首要的专利申请人为现代主动车株式会社和起亚主动车株式会社，两个申请人的专利占整个专利的数量的60%以上，对现在国内的货车用燃料电池体系相关专利进行方向剖析，其首要涉猎的技能范畴如图2，其间燃料电池体系以及操控相关的专利数量多，其次为燃料电池电极和电堆的相关研讨。
图2 货车用燃料电池机车相关专利散布
在上述专利中选取典型的专利做多元化的剖析：
CN110190299A描绘了一种丰田轿车公司开发的燃料电池体系及操控办法，其首要有燃料电池体系、燃料气体供应体系、氧化剂气体供应体系、电力操控办理体系和发电操控办理体系以及负载。其间首要的结构规划即为燃料气体供应体系中的高压、中压以及低压燃料气体供气管路的规划。其间高压燃料气体管路中运用喷发器对燃料气体的压力与流量进行调理并向下流喷发。而在低压燃料气体管路中则选用回流泵将将反响气体从头送至燃料电池体系进口，以进步氢气运用率。
CN109904509A本描绘了现代轿车开发的一种燃料电池堆及其拼装办法。相关于传统的运用螺栓或许运用螺杆和螺母将紧固带拼装至端板上的拼装方法，本专利中所描绘的拼装方法是运用维护燃料电池的关闭件对燃料电池进行加压和密封，然后可削减拼装程序和拼装组件。
CN110492128A描绘了现代轿车开发的一种燃料电池双极板的结构，首要是经过规划旁通活动途径，使得在空气压力忽然添加或许长时间泊车时，可有不经过流体分配区的相对短的空气分散途径，以防止燃料电池的膜电极频频地露出于空气的区域中，然后削减聚合物电解质膜的劣化现象。
CN1370334A描绘了戈尔公司开发的一种膜电极技能，这中心还包含催化层、质子交流膜以及膜电极的根本组成、技能参数和制备工艺。其间催化层包含至少两种不同催化剂活性组分，其首要组分为铂和钌，其担载量规划在0.02-0.5mg/cm2之间。所选用的质子交流膜厚度规划为3-75μm，其透气量为大于10000秒的Gurley数。在制备过程中可选用多项手法（如物理气相堆积、化学气相堆积、热堆积、离子喷镀等）手法进行电极的制备。经多个施行例的证明，该膜电极有着杰出的功能，特别是抗CO才能更为杰出。
3、我国燃料电池货车运转经济性剖析
现在燃料电池货车的车型首要是中卡系列，一般用于城市内部的物流配送。其运转形式首要是以物流运营公司驱动，选用租借方法满意不同客户的物流需求。因为现在演示运转量并不高，全国演示运转量在千台左右，因而还需要不断地验证产品的可靠性、运营形式的适应性以及全生命周期的经济性。现在仍缺少轻卡和重卡的演示运营的根底数据。
为更好地剖析燃料电池货车的运转经济性，别离对燃料电池重卡、中卡以及轻卡三种车型进行了模型剖析，根本假定如下：
（1）单座加氢站加注才能为500kg/8h，可对应50台重卡、100台中卡和150台轻卡，加氢站建造本钱1000万元/座，氢气加注费用40元/kg，运营费10元/kg。
（2）燃料电池重卡、中卡和轻卡的价格别离为120万、80万和40万，对应的百公里耗氢量别离为4kg、3.5kg和2.5kg，燃料电池功率别离为80kW、40kW和20kW，依照国补与地补的份额为1:0.5，则对应的补助为60万元/台、60万元/台和18万元/台，悉数燃料电池货车的日运转的路程为300km。
（3）产品的生命周期为8年，车队规划为1000台。
依据上述假定，对三种车型运转进行经济性剖析，剖析成果如图3。全生命周期内，重卡的归纳本钱高，而轻卡则低。这与现在传统职业的状况相似。可是这三种车型中，三种不同本钱的份额却是共同，均为根底设施摊销份额低，车辆置办本钱居中，而运转本钱高。其间，运转本钱包含加氢站的氢气费用和加氢站的运转维护费用等。这首要与现在我国氢气资源散布不均衡，氢气制取、配送以及加注相关工业链的展开与燃料电池轿车规划化需求不匹配形成的。本次假定是以1000辆车辆进行测算，并不算真实的规划化运转。经过新一轮的实践演示运转后，加氢站的运转形式将会得到新的一轮验证，一起也会愈加完善，全体的运转本钱也将会有大幅度的下降。估计全体运转规划超越万台以上，全体的运转本钱将会有大规划下降，单台车全生命周期归纳本钱可根本到达与传统柴油车相等。
图3 燃料电池货车运转经济性剖析
4、定论
现在，燃料电池货车的运转已确认进入了初级商业化阶段，但因为演示项目和商业化运转样本相对较少，因而展开仍存展开瓶颈，其间首要的应战是燃料电池的高功率化和运转本钱的问题，特别在经济性剖析时，与低本钱、高功率的柴油动力货车的对标使得燃料电池货车的经济性较弱。但若归纳考量污染物排放和环境要素，则燃料电池货车的优势将比较显着。因而，继续进步产品的的技能的老练度和可靠性一起，多挑选有工业根底的要点区域展开商业化演示运营，经过必定规划的运用促进技能、工业链老练，加速进步燃料电池体系的功能水平，将成为未来展开的要点。
