時間不覺來到2020年，到了我們年少時科幻作文中描繪的“未來時代”。相信很多人都描繪過海陸空三棲汽車自由穿梭於未來城市的場景。然而現實雖然有些遲到，但它並未缺席。在2020電動汽車百人會12日氫能與可再生能源的分論壇上，清華大學車輛與運載學院教授李建秋表示“將來燃料電池還會在飛行車輛和特種車輛裡面得到應用，長續駛里程的飛行器也是燃料電池一個非常好的應用場景”可見飛行汽車並非只停留在幻想中，而真正實現飛行汽車的關鍵技術之一就是燃料電池技術的發展。
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[·燃料電池的應用前景廣闊·]
在不久的將來，燃料電池高能量密度的特點將會使它更容易被應用到飛行車輛和特種車輛當中。飛行汽車的出現將會徹底改變人類的出行方式，目前已經有相關企業在相關領域進行了實質性的探索。根據當前技術，600-800kg重的飛行汽車在平穩飛行時只需要40kW的功率。如果使用液氫儲氫系統，整個動力系統的重量大概為130kg，可以飛行4h。而4h輸出的電量大概是200kWh。依此可以算出它的能量密度為1500Wh/kg，和當前動力電池能量密度200-300Wh/kg對比，使用氫燃料電池更能支持未來長續駛里程飛行器的實現。
清華大學車輛與運載學院教授李建秋
當前燃料電池本身的技術還在不斷進步，預計明年石墨雙極板的功率密度將會達到3-4 kW/L，到2025年石墨雙極板的額定功率密度可以實現5-6kW/L左右，按此節奏發展，李建秋表示“將來飛行汽車的動力裝置就不再是瓶頸了。”
除了飛行汽車，燃料電池在國防領域的應用將會非常廣泛，比如用作單兵電源、無人平臺、軍用車輛、水中兵器、水面艦艇、熱電聯供、太空電源、移動電源等等。在汽車領域，大型SUV、軍用特種車輛、重載卡車等也非常適合將燃料電池作為動力源。比如雪佛蘭在2016年推出了科羅拉多ZH2氫動力皮卡軍用概念皮卡車，目前美軍正在對其進行測試。由於氫氣車行駛時很安靜，並且排放產物是可以飲用的水，所以對於軍隊來講氫氣車的優勢還是非常突出的。
此外通用還正在開發燃料電池電動汽車平臺，這是一種很大的無人駕駛汽車平臺，和集裝箱的尺寸相似，這種平臺未來可以用作移動和應急發電設備、用於貨物運輸以及軍隊使用。在日本，豐田的月球車也將準備採用燃料電池作為動力。乘用車方面，目前豐田、本田、現代、奔馳、寶馬等廠商的相關產品都已量產或在研發中，我國在客車領域對燃料電池的運用非常活躍。
歐陽明高
那麼燃料電池的大範圍應用將會在何時呢？業內人士認為2020年可以說是氫能的元年，歐陽明高表示，我國要在2035年的窗口期達到百萬量的目標。根據國際氫能委員會預測，到2050年，氫能在全球消費中的比例將達到18%。而離我們最近的在2022年北京冬奧會上將會有幾千輛燃料電池車投入運營。明年我國將要建設二三十個加氫站，冬奧會的契機將會是我國發展氫燃料電池汽車的重大機遇。“如果這仗打的好後面就順了。”歐陽明高如是說。
[·面向2035氫燃料電池三大瓶頸·]
面向歐陽明高提出的2035年百萬輛目標，當前氫燃料電池汽車還存在三大瓶頸。即制氫、儲氫和輸氫。歐陽明高介紹，要想實現目標，到2035年至少要建設5000座加氫站，燃料電池經濟性必須降到30元/kW以內，基於當時可再生能源（風電、光伏發電）預計0.15元/kWh的電價（當前可再生能源電價最低0.24元/kWh）， 在經濟性方面是可以做到的。供氫實際上還算不上瓶頸，當前能源行業爭議較大的是制氫的來源和技術路線。
歐陽明高認為，面向汽車應用的氫能戰略要簡化、要聚焦，也就是要發展綠氫。綠氫是通過可再生能源制氫，也就是產氫過程沒有碳排放。與之對應的灰氫則是基於碳基產生，產物存在二氧化碳，不符合零排放的初衷。此外還有藍氫，是通過碳中性技術產氫，即在碳基產氫的基礎上將二氧化碳封存利用。針對這種特性，工信部原部長李毅中也曾表示：灰氫不可取,藍氫可以用,廢氫再利用,綠氫是方向。當前通過可再生能源製取綠氫同樣存在三個瓶頸，即電價不夠低、應用場景不夠多以及規模不夠大。
綠氫是通過電解水來製取的，反觀副產氫（灰氫）可以在過渡期間使用，但是副產氫如果為了成本，不容易保證品質，很容易會腐蝕加氫車、加氫站甚至燃料電池。而燃料電池對氫的純度要求極高，所以使用副產氫很容易得不償失。也有專家給出了可再生能源制氫的發展前景，即2020-2030年為灰氫的過渡階段、2020-2040年為藍氫的中期階段、2030-2050年將會達到利用可再生能源發電製取綠氫的最終目標。
當前運輸成本也是可再生能源面臨的挑戰之一，我國大規模的風電、光電往往建設在原理氫能應用終端的偏遠地區，可再生能源製得的氫氣將產生較高昂的儲運成本。基於此專家建議，採用低溫液氫儲運技術、天然氣摻氫技術、長距離氫氣管道技術以及相關標準、法規體系的制定完善。歐陽明高則從另一個角度給出了建議，他表示：氫能儲運也要發揮綠氫給我們帶來揚長避短的機遇，我們的高壓輸電很厲害，但是氫管道是很弱的，所以長途輸電比輸氫好。
殼牌氫能事業部亞太區總經理陳肇楠
作為世界上主要的液化天然氣貿易商，殼牌在液化氫氣的儲存和運輸方面做出了諸多努力，包括建設加氫站和參與運氫船的開發和運用。殼牌氫能事業部亞太區總經理陳肇楠表示，氫氣同樣也可以液化儲存和運輸，但需要維持零下253℃的超低溫，有能耗大，成本高，氫脆等諸多挑戰。
目前來看，氫燃料電池實現全方位商業化是有難度的，但是局部市場可以實現商業化。針對當前氫燃料電池發展的三大瓶頸，歐陽明高建議，“主攻綠氫，創新引領；突破瓶頸，示範先行；安全為本，有序推進。”
[·我國在燃料電池方面的進展·]
根據燃料電池和純電動的特性，氫燃料電池動力更適合長途大型高速重載替代柴油機，鋰離子電池更適合替代汽油機。目前我國商用車一般採用電動化的方式，用傳統的柴油發動機或天然氣發動機來發電，用這種方式不論是重量還是體積，燃料電池的優勢已經超過了傳統的發動機，這也是燃料電池標誌性的技術進步。此外，燃料電池汽車在冷啟動性能，發電效率以及重量和體積方面，已經可以跟傳統的柴油發動機相當了。所以氫能是支撐我國交通能源綠色、安全戰略轉型的重大舉措。
總體來說，當前我國在氫能與燃料電池技術方面已經在部分零部件以及相關技術上居於領先地位，但是再一些核心技術上還存在一些挑戰。我國當前的優勢主要有煤制氫及變壓吸附純化技術處於國際領先水平；20MPa一下鋼製氣瓶產量佔全球70%，居世界第一；2018年已經生產了月4000輛燃料電池商用車，數量上世界領先。但同時我國在發展氫能與燃料電池方面還面臨四大挑戰。比如原創技術不足，集成組裝企業多；應用場景單一；基礎設施滯後以及成本偏高等。
在小環境上，我國一些地區已經開始了先行試點。借2022冬奧會的東風，當前張家口市提出了“氫能張家口建設規劃”，“氫能十條”等政策，目前全市已有174輛氫能公交投入運行；創壩加氫站日加氫量最高可達兩噸，是全國最繁忙的加氫站；海珀爾制氫廠一期、沽源風電制氫廠等項目也即將投產，發展前景廣闊。
福田汽車客車開發總工程師兼工程研究總院副院長秦志東
在我國燃料電池在重載的商用車上會得到廣泛的應用。福田汽車客車開發總工程師兼工程研究總院副院長秦志東介紹，目前在張家口加氫的價格大概在30元/kg，基於這種成本，福田在張家口運營的車輛基本上可以達到跟傳統柴油車能源消耗成本相當的水平。同時秦志東呼籲，在張家口地區利用可再生能源，對這種物流類的場景，液氫的場景開展先行先試，為未來構建整個氫能的體系作出我們的貢獻。
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