2019年02月21日午飯後，北京市昌平區虎峪村，霧霾天氣，清華大學核能與新能源技術研究院一間空蕩的會議室裡，本院的教授毛宗強與朋友們在聊天，他們聊的是氫能源。
毛宗強的另一個身份是國際氫能協會副主席。
只聽朋友說道：“當前，我國投運氫燃料電池車數量不多，加氫站的數量更少，二者是先有雞還是先有蛋呢，這個矛盾短期之內有解嗎?毛宗強回答：這個不用擔心。現在生產燃料電池車的廠子很多，產能也很大，他們已經給加氫站建設傳遞了很大壓力。現在加氫站建設的矛盾不在於錢，主要在於規劃，在於政府敢不敢批！在一些支持氫能的地方，加氫站得到很快發展，比如在佛山，2018年8月30日，8座加氫站同時開建，在行業內引起較大反響。
聽完了這一連串極具邏輯性的答案後，問話人繼續問道：”從全球視角來看，中國的光伏產業發展推動了全球範圍的技術進步，也拉低了光伏製造業成本，在您看來，這種路徑可以在氫能行業複製嗎？毛教授不假思索的回答：“是可以的，我贊同這個觀點，中國參與就能把氫能做好！這不僅限於光伏，也適用於風電。雖然中國現在還只是從氫燃料電池商業車開始做起，但最終會把成本降下來，同時也能保證產品質量，所以我相信中國能加快推動氫能發展。日本和韓國同行也相信這一點。現在歐洲很多公司也紛紛來中國尋找氫能發展機會。目前，日本擁有的燃料電池乘用車數量最多，但在燃料電池車商用車和大巴車方面，中國的保有量已位居世界第一，到2030年左右中國會成為世界最大的燃料電池應用市場。
窗外的虎峪重巒疊嶂，這些國內的頂級新能源專家學者們的談話還在繼續，而關乎氫能的發展，已經在另一位聽者的大腦裡追溯到了數十年前。。。
如果從產業界最初的研究算起，人類已經在氫能源動力汽車領域探索了半個世紀。1966年，美國通用公司對為美國登月計劃研發的氫燃料電池汽車進行了10個月的測試，發現其在耐久度及應對極端氣候等方面均有不錯表現。不過由於種種原因，這款氫燃料電池汽車被雪藏多年，直到2001年才重現江湖，成為通用氫燃料電池科技的巡迴展演範本。直到20世紀90年代，氫燃料汽車的研發大旗被日韓接管，兩國後來居上，本田、豐田、現代汽車三家車企先後進軍氫燃料汽車的研發工作。
我國燃料電池研究始於1958年，曾在20世紀70年代發展航天事業的推動下，燃料電池研究第一次快速發展，“九五”期間，科技部與中科院將燃料電池技術列入“科技攻關”計劃，電動汽車也被列入國家重大科技產業工程中。“十五”期間，在“科技攻關”、“863”、“973”等國家計劃中，都安排了有關燃料電池技術的計劃和項目。
具體到燃料電池汽車領域，我國起步並不晚。早在“九五”期間，東風汽車集團有限公司就聯合中科院大連化學物理研究所開發出了國內首臺30kW的燃料電池中巴客車；2003年，由我國自主開發的燃料電池動力汽車平臺“超越一號”，順利通過了科技部驗收。在此平臺上開發的我國第一輛燃料電池轎車樣車採用的是“電-電”混合方案，即以燃料電池發動機為主要動力源，配以高功率的鋰離子電池，最大的好處是能回收汽車下坡和制動的能量。在制氫方面，與通用、奔馳等國外燃料電池轎車利用汽油或甲醇在車上重整制氫以及液氫等供氫方式不同，“超越一號”直接採用了壓縮氫的車載供氫方式，並提出利用上海鋼鐵、化工工業副產氣體制氫的思路。事實證明，這些技術路線後來逐步為國外汽車公司所採用。
從2013年開始，日韓企業的研發成果陸續出爐，韓國現代TucsonFCEV燃料電池車、豐田Mirai燃料電池車等量產產品接連問世，拉開了“飛入尋常百姓家”的產業化進程。
Nikola Tre（尼古拉3）氫燃料電動卡車
國外車企普遍將重點放在乘用車領域。美國市場調研及諮詢公司InformationTrendsLLC發佈的“2018年全球氫燃料電池車市場”報告顯示，自2013年到2017年底，全球總計售出6475輛氫燃料電池乘用車。這6475輛車中約53%登記在美國加利福尼亞州，日本以38%的佔比排名第二，歐洲為9%。在各車企交付的氫燃料電池汽車佔比方面，豐田佔比最大，高達75%，其次是本田和現代，分別為13%和11%。
燃料電池汽車目前的主流設計是採用車載純氫的方式，這意味著燃料電池汽車必須像燃油汽車一樣補充能源，有加氫站來製備和運輸氫氣。加氫站的建設也就成為了燃料電池汽車商業化的一大關鍵。在燃料電池汽車推廣過程中，多國政府和汽車製造商都已經認識到了加氫站對於燃料電池汽車產業化的重要性，並積極開展氫燃料電池汽車的關鍵技術研究，同時不斷加大對加氫站等基礎配套設施的建設力度。數據顯示，截至2018年12月底，歐洲擁有160座正在運行的加氫站，佔全球總數量的40%；亞洲擁有140座，佔35%；北美擁有85座，佔21.25%。歐洲和亞洲是全球加氫站分佈的主要區域。
從加氫站建設來看，日本在亞洲市場屬於無可置疑的先行者，不僅全球加氫站保有量首位由日本（96座）佔據，在氫燃料電池及氫燃料電池汽車研發和商業化推廣方面，日本也處於領先水平。
2017年，日本經濟產業省發佈《氫能基本戰略》，2020年要累計實現4萬輛保有量，2025年累計實現20萬輛保有量。反映到商業層面，豐田、本田等汽車公司均宣佈燃料電池汽車已經商業化。並且，豐田、日產等11家基礎設施、汽車以及金融公司於2018年成立了日本加氫站網絡聯合公司(JapanH2Mobility)，計劃2018年至2021年新建80座加氫站。
加氫站
主要國家力度
如果說中國的新能源汽車發展是通過政策和補貼支持，那麼國外氫燃料電池汽車發展也採取了類似手段。比如日本從1993年起就開始實施“世界能源網絡”計劃，深入研究氫及其基礎設施技術，希望到2020年逐步推廣氫能。公開數據顯示，日本對氫能的相關資助規模在2018年達到2.6億美元，其中40%主要支持補貼加氫站，15%通過METIs進行技術研發，35%主要是支持氫燃料車、推廣靜態的燃料電池的使用和供應鏈等。與日本類似，美國也很早就在政策層面對氫燃料電池汽車產業進行刺激與推動。比如，1994年美國克林頓政府曾宣佈實施“新一代汽車合作計劃”，耗資15億美元，開發3倍於當時燃料效益的新一代先進轎車；布什政府則提出“自由轎車”（Freedomcar）項目以及“自由燃料”（Freedomfuel）計劃（氫計劃），總共耗資17億美元，用於氫能燃料電池、氫能基礎建設與尖端車輛科技的發展。德國政府的規劃則更為明確，規劃在2020年之前加氫站普及到100座，到2025年之前建成400座，並聯合戴姆勒-奔馳汽車公司、大眾汽車公司計劃至2020年向市場投入50萬輛氫燃料電池汽車。身處亞洲的韓國，2018年6月，政府宣佈五年內用於氫燃料電池及加氫站的補貼將達到2.6萬億韓元，相當於150億元人民幣，旨在把交通對原油的依賴減少20%。
2019年，在全球氫燃料電池乘用車銷量創下歷史新高，超過7.500輛，同比增長約90%。這些氫燃料電池乘用車主要來自現代的NEXO和豐田的Mirai，其中NEXO氫燃料電池汽車去年的總銷量為4.818輛，豐田Mirai的總銷量為2.407輛。為在2025年之前成為全球三大電池和燃料電池電動汽車製造商之一，去年底現代汽車發佈了“戰略2025”路線圖補充稱，到2025年現代汽車目標是每年銷售67萬輛電動汽車，包括56萬輛純電動車和11萬輛燃料電池電動汽車，其“野心”可見一斑。另據最新消息報道，去年底一輛現代Nexo 打破了氫動力汽車單箱氫氣最遠行駛距離的世界紀錄，在法國境內行駛了約484英里(約778公里)，突破了該車的預計行駛里程。
現代Nexo氫燃料電池SUV
此外，加拿大、新加坡、冰島等國家也都積極參與氫能源燃料電池的發展研究，致力於推動交通環保化、智能化、科學化。
加拿大巴拉德動力系統公司成立已有40年，作為氫燃料電池先驅，它從1983年就開始研發該技術，卻一直沒能靠此獲得利潤。巴拉德CEO蘭迪·麥克尤恩（Randy MacEwen）表示。2018年，中國濰柴動力股份有限公司以1.63億美元收購了巴拉德20%的股份，使之成為巴拉德的最大股東。明尼阿波利斯LSCM分析師羅伯特·布朗（Robert Brown）稱，這筆大交易將使燃料電池技術進一步滲透到全球最大的汽車市場。
新加坡，在2015年巴黎協議承諾到2030年碳排放強度相對於2005年的碳排放強度要降低36%。新加坡能源結構上主要使用的是原油。大家很奇怪新加坡是一個沒有資源沒有水源的國家。為什麼能源結構上原油會佔絕大部分呢？新加坡是世界上第三大煉油中心。現在為了降低碳排放量開始大量使用天然氣。中國的能源結構上仍然是以煤為主，當然水力發電和可再生能源也漸漸進入角色促進減排。世界能源消費結構上來看仍然以煤、天然氣和原油等一次能源為主。我們大家還需要再接再勵，攜手促進減排，多開發一些可行的利用再生能源的技術。近十年新加坡人均碳排放量的變化趨勢，所以說要想達到2030年碳排放強度降低36%，這個挑戰是蠻大的。新加坡碳排放量的結構，主要是電力/熱能、工業和交通這三個方面。如果以每美元國民生產總值來看，新加坡碳排放量在142個國家中排在第123位，但是以人均碳排放量算，新加坡則排在了第26位。這是由於，新加坡面積很小，人口密度很大。面積是北京的22分之一，人口密度卻是北京的六倍。
為了進一步減少碳排放量，新加坡政府做了一些中長期的規劃。火力發電上將會減少原油，更多地加入一些天然氣來發電。另外鼓勵全民使用太陽能。如何鼓勵呢？現在在我們普通老百姓居住的屋子屋頂，學校的屋頂以及蓄水池表面都加裝了太陽。左上圖是新加坡的太陽能裝機容量，右圖是太陽能實時發電量。這個圖是在線的，有興趣的朋友可以登陸下面的網站，實時查看新加坡所有太陽能發電量。
太陽能是一種間歇式能源，如何把它儲存起來呢？新加坡政府從1998年開始規劃了燃料電池和氫能的發展。南洋理工大學燃料電池實驗室就是在這樣的背景下誕生的，1998年成立。一個課題組不足以完成所有的任務，新加坡主要的燃料電池和氫能技術的發展歷程就在這張表上統計了。2009年為了進一步綜合利用各種可再生能源，例如：太陽能、風能、潮汐能等等。2009年在南洋理工大學成立了一個能源研究所。能源研究所成立之後，首先承擔了兩個旗艦項目，一個是生態校園，這個生態校園會充分利用太陽能。目前校園屋頂上的太陽能裝機容量是5兆瓦，將來要達到9.9兆瓦。這些能量能夠滿足大學7%-10%的能源使用。
2003年4月24日，世界首座燃料電池汽車加氫站在冰島首都雷克雅未克（Reykjavik）正式對外開放，主要面向試驗用車。這個項目為歐共體投資項目，之所以選擇在冰島，是由於該國有充足的再生能源資源，全國90％的電力來自地熱和水力發電。
例舉幾個“第一”
日本最早生產氫燃料電池車的單位
1974年，日本東京都市大學（從前叫武藏工業大學）完成Musashi 1武藏1號（到1997年為止，搞到第10代），是日本最早生產氫燃料電池車的單位。
全球最早的燃料電池汽車示範運營
1993年，加拿大巴拉德動力系統公司研製出全球第一輛質子交換膜燃料電池大客車，車長9.7米，功率92千瓦，可乘坐20人，在洛杉磯機場進行展示性運行。其後，巴拉德動力系統公司與美國芝加哥市公交局合作研製了3輛12米長的燃料電池巴士，該車首先進行了1500公里無乘客運行試驗，整車系統的性能、安全性和可靠性通過考驗。
世界上首輛由燃料電池驅動的電動轎車。
1996年，奔馳在柏林市波茨坦廣場展示了一款名為“Necar 2”的概念電動車。儘管因為變速器和傳感器還不太可靠，汽車在演示中數度拋錨，但汽車的發動機運轉卻相當平穩，奔馳公司聲稱，“Necar 2”是世界上首輛由燃料電池驅動的電動轎車。
我國第一輛燃料電池汽車
1999年，清華大學研製出我國第一輛燃料電池汽車——一輛靠一組5千瓦的燃料電池系統提供動力的高爾夫球車，電池由北京富源世紀燃料電池能源提供。1999年，研究團隊又展示了電動轎車。2001年，北京綠能公司與清華大學和北京理工大學合作，研製出以燃料電池為動力的出租車、客車和12個座位的公共汽車。
世界首座燃料電池汽車加氫站
2003年4月24日，世界首座燃料電池汽車加氫站在冰島首都雷克雅未克（Reykjavik）正式對外開放，主要面向試驗用車。這個項目為歐共體投資項目，之所以選擇在冰島，是由於該國有充足的再生能源資源，全國90％的電力來自地熱和水力發電。
全球首位燃料電池轎車個人用戶
2005年6月29日，本田汽車向全球首個燃料電池汽車的個人用戶交付了一輛燃料電池轎車——FCX，這位用戶是居住在加利福尼亞州麗浪多海岸的Spallino，與本田簽訂了兩年的租賃合同，FCX主要供Spallino上下班、接送孩子上下學以及購物等日常使用
我國第一座示範運營加氫站
2006年11月，我國第一座示範運營加氫站——北京永豐加氫站正式投入運營，佔地面積4000平方米，包括多種制氫、供氫裝置，以及為內燃機汽車提供氫和壓縮天然氣混合燃料的裝置。這座加氫站由BP公司投資350萬美元，由北京清能華通科技發展有限公司提供土地，雙方合作建成，該加氫站在2008年負責為北京奧運會燃料電池示範運營提供加氫保障服務。
2013年2月，韓國生產出世界上第一輛量產版氫燃料電池汽車——現代ix35 FCV。
史上第一輛氫燃料電池汽車
跨國零部件巨頭入局
氫燃料電池汽車如此廣闊的發展空間，在近兩年吸引了眾多車企和零部件企業紛紛佈局。例如本田、豐田、現代等整車廠，目前均已推出了可量產的氫燃料電池汽車，另外諸如大眾、奧迪、寶馬、雷諾、吉利、長城等也在進行相關的技術探索。而在零部件領域，博世、蓋瑞特、佛吉亞、現代摩比斯等巨頭亦在積極響應市場需求，加大對氫燃料電池汽車相關技術的投入。
2019年7月，佛吉亞投資了約2.500萬歐元在其位於法國巴旺的佛吉亞研發中心內成立全球技術中心，用於研發儲氫系統，該中心計劃於2020年第二季度起投入運營。此次佛吉亞成功獲得現代汽車訂單，可以說是對其過去幾年在氫燃料電池領域所做的努力給予的肯定。為推動氫燃料電池在汽車行業的發展，過去幾年佛吉亞投入了大量資源，來探索這項技術的可能性。例如2017年5月，佛吉亞通過與STELIA航天覆合材料公司合作，獲得了為燃料電池汽車設計碳纖維複合材料高壓儲氫罐，並將其工業化以及商業化的能力;2017年9月，佛吉亞與法國CEA簽訂五年合作協議，就燃料電池堆技術的研發項目展開了合作。2019年11月，佛吉亞與米其林正式建立氫能源出行合資公司SYMBIO，用於研發、生產和銷售針對輕型車、商用車和卡車以及其他應用領域的氫燃料電池系統，新公司欲在歐洲、亞洲和美國建立三個生產基地，以滿足全球主要汽車市場客戶的需求。
博世在氫燃料電池領域的佈局也是由來已久。2017年9月，博世與氫卡車初創公司尼古拉汽車公司達成合作，共同研發氫燃料電池電動卡車。同年11月，博世與濰柴動力建立合作，共同開發生產氫燃料電池及相關部件。之後，博世又陸續與Powercell、慶鈴汽車等在氫燃料電池領域達成一致。
基於這一系列的佈局，2019上海車展上博世首次展出了包括電動空氣壓縮機、氫氣噴射器、氫循環泵等在內的燃料電池關鍵零部件。與此同時，為更好地研發、試製氫燃料電池動力總成相關產品，博世還在中國建立了氫燃料電池中心。2019年12月，該氫燃料電池中心在無錫奠基，按照規劃將於2020年底建成，2021年實現小批量生產。博世認為”最晚到2030年，燃料電池將在動力總成系統中發揮重要作用。”
為推動氫燃料電池技術的發展，2019年大陸集團亦成立一個專門的燃料電池實驗室，用於開展相關的研究。該實驗室由大陸集團與德國開姆尼茨工業大學聯合設立，核心是一款高性能測試臺，該測試臺可模擬環境變化，這對氫燃料電池性能的評估非常重要。比如大陸集團可憑藉該測試臺，在不同溫度、壓力、溼度乃至不同載荷的仿真環境下對燃料電池系統進行測試。
而蓋瑞特更是早在2016年就為本田氫燃料豪華轎車Clarity提供了兩級電動壓縮機，其首創的結構設計實現了在駕駛艙內佈置氫燃料電池堆，釋放後排空間，完全滿足5人乘坐需求。2019年上海車展，該產品在蓋瑞特展臺進行了展出，彼時蓋瑞特的這款氫燃料電池電動壓縮機已經規劃到了第三代，計劃在2025年實現量產。
蓋瑞特認為，現階段氫燃料汽車發展存在的最大阻力還是成本問題，而要實現降本，關鍵路徑有三個：需求的規模化、關鍵技術的革新，以及大規模生產製造經驗和和生產的一致性。目前，蓋瑞特正致力於與氫燃料汽車產業鏈各環節進行協同，共同降低成本，解決行業發展的成本痛點。
除以上這幾家比較具有代表性的零部件巨頭，另外諸如現代摩比斯、電裝、馬勒、舍弗勒、麥格納、愛爾鈴克鈴爾等，在過去兩年也圍繞氫燃料電池開展了一系列相關的研發。例如現代摩比斯，去年被曝投資了3億美元在蔚山市附近建造燃料電池汽車配件廠，用於幫助現代汽車達成2022年生產4萬輛氫燃料電池汽車的目標，並在2030年將產能提升到每年50萬輛。舍弗勒充分利用公司在材料技術、成型技術和表面處理等方面的傳統核心技術，開發了燃料電池的關鍵部件 -- 金屬雙極板。而愛爾鈴克鈴爾繼投資3000萬元人民幣在其蘇州工廠旁建立了一間佔地面積約1000平方米的燃料電池實驗室後，又計劃於今年年底前在蘇州二期項目中投資建設燃料電池全自動組裝生產線。
伴隨著這些企業的爭相湧入，目前氫燃料電池儼然成了新能源汽車市場一股不可忽略的新技術力量。
博世產品
“氫車”之路，仍需努力
有數據記載，2015年我國生產氫能源汽車為10輛;2016年為629輛;2017年為1275輛;2018年為1.527輛;2019年為2.737輛。過去五年國內氫燃料電池汽車的銷量，可以發現儘管總銷量並不高，但氫燃料電池產業的整體發展形勢卻在逐步向好。接下來如何實現這項技術更大規模的商用，是行業亟待解決的問題。
對此，現代自動車株式會社副社長李仁哲就曾建議可從加大基礎設施建設、推出市場友好政策、政府發揮示範效應等多個方面著手。特別是擴大加氫站的建設，對於提升用戶關於氫燃料電池汽車的使用體驗具有重要意義。
2019年全球新增了83個加氫站，總數達到了432個，另外還有226個加氫站正處於計劃建設的階段，這其中僅330個加氫站可以向公眾開放。而國內由於起步相對較晚，再加上加氫設備產業化能力不足、成本偏高，目前正在運營的加氫站不過50來個，且幾乎不對外開放，只供特定的公交車隊或運輸車隊使用。要想實現氫燃料電池汽車的快速普及，僅僅依靠目前的配套數量明顯不夠。為此，在由中國汽車工程學會牽頭編制的《節能與新能源汽車路線》中，就明確提出到2020年，中國將建成100座加氫站;到2030年，這一數字將增至1000座。
目前在氫燃料電池汽車的發展方面，國家和地方政府已經在扮演重要的推手作用。此前國家出臺的《國家創新驅動發展戰略綱要》等重要文件中，明確提及要大力發展氫燃料汽車。地方層面，據不完全統計，為搶佔氫能產業制高點，過去兩年國內先後有二十多個省市相繼發佈了氫能和燃料電池的發展計劃，並已初步形成了以上海、如皋為主要示範點的長三角，以佛山為代表的珠三角，和以北京、天津、張家口為代表的京津冀等多個主要的氫能產業集群。
如皋氫能小鎮
其中在長三角地區，以上海為中心，目前已先後打造瞭如皋“氫經濟示範城市”、台州“氫能小鎮”等多個重點項目。圍繞這些項目，預計到2021年長三角地區將建成超過40座加氫站基礎設施，到2025年建成超過200座，2030年超過500座。保有量方面，到2021年長三角燃料電池車計劃將超過5.000輛，到2025年將達到5萬輛，2030年達到20萬輛。
京津冀地區，圍繞2022年冬奧會，目前也在大力推廣氫燃料電池汽車。早在2018年，張家口市氫燃料電池公交車就開始投入運營，首批上線49輛，2019年10月22日，張家口市公交集團公司再次投入100輛氫燃料電池公交車，到現在該市累計投入的氫燃料電池公交車已達到174輛，僅次於佛山。與此同時，張家口市也在大力推進制氫廠和加氫站建設。按照規劃，到2022年張家口全市將完成19個縣區加氫網絡全覆蓋。
此外，氫燃料電池汽車關鍵技術有待突破也是很重要的一方面，尤其是制氫、儲氫、運氫、加氫技術等的不夠成熟，催化劑、質子交換膜、碳紙、空壓機、氫循環泵等關鍵材料嚴重依賴進口，制氫技術和成本還無法平衡，均在很大程度上制約了氫燃料電池汽車的發展。以氫氣的儲存和運輸為例，眾所周知作為一種熱值極高的燃料，氫氣需要在低溫或者高壓條件下儲存、運輸，然而這樣不但成本高，還存在安全隱患，一旦出現事故，後果特別嚴重。
正是基於這些挑戰，雖然氫燃料電池汽車具有高效、續航里程長等優點，但目前主要應用在商用車領域，如公交車、客車、物流車、卡車等，其要想真正實現大規模商業化，還有很長一段要走，至少在可以預見的未來，實現純電動汽車和氫燃料電池汽車的協調發展才是新能源汽車的發展之道。
中國儲能網新聞中心 ：一文看懂全球氫能源產業發展現狀 2018年8月
維科網：全球氫能發展概況之中國氫能發展面臨的困境 2019年2月
中國能源報：如何看待國內氫能發展熱潮曾在“第一陣營” 2019年2月
中國汽車報：我國燃料電池汽車緣何起大早趕晚集 2019年3月
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