氢能源汽车的发展现状及趋势
综述综述
氢能源汽车的发展现状及趋势
曹静王宏雁
摘要：由于能源消费量的日益增加与储量日益减少的矛盾，迫使不得不为汽车寻找新的替代能源。这
是人类社会可持续发展的唯一道路。开发新能源汽车不仅是国际汽车大公司的企业行为，更是列入发达国
家重要决策事项，形成国家、产业、科研和大学联合创新系统。新能源汽车也将掀起世界汽车的第三次革
命。我国也同样制定了新能源汽车战略，尤其加快了以氢为能源的燃料电池轿车研发的步伐，以此实现我
国汽车工业的跨越式发展，并将在推动全球氢经济发展的进程中占据特殊地位。
关键词：氢能源汽车
1背景
目前，汽车所依存的能源主要是不可再生的化石
能源。根据美国《油气杂志》的评估，按照现在已经探
明的储量和年开采量，以现在的世界能耗水平计算，作
为目前主要能源的石油可开采41年，天然气可开采
63.4年。而随着经济的发展，世界各国能源的消费量都
处于快速增长的趋势。能源消费量的日益增加与能源储
量日益减少的矛盾迫使我们不得不为汽车寻找新的替代
能源。发展新能源汽车也就成为解决日益严重的能源危
机和环保压力的唯一途径，也是人类社会可持续发展的
唯一道路。
中国是能源消费大国，自1993年以来，中国成为
石油进口国，以后每年进口量都保持较高的增长速度。
石油对外依存度从1995的7.6％增加到2000年的33.8％。
如果以这样的速度，专家预测，到2010年石油需求达
3.2亿t，石油进口将达1.5亿t，占总需求的40％以上；到
2020年，中国石油消费量预计达4.5亿t左右，那时我国
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石油对外依存度将达到60％。这将远远超过国际公认的
对某一地区石油的依赖度不超过30％的安全标准。因
此，石油资源成为我国新型工业发展道路的制约瓶颈，
甚至影响到国家经济安全。
目前，中国1/3的石油用于汽车，预计2015年汽车
消耗石油能源将占总量的2/3。过去5年，我国汽车市场
进入快速增长期，已经成为世界第三大汽车生产大国，
预计2010年中国汽车的年产销量将达到800万辆，汽车
的保有量也将迅速增加。由此可见，能源问题在我国十
分突出。此外，汽车尾气排放已经成为城市污染的主要
源头，排出的污染物中的一氧化碳、氮氧化物、碳氢化
合物等有害气体对人类身体健康造成危害，排出的二氧
化碳造成温室效应。
传统汽车带来的能源、环境问题已日益成为人们
关注的焦点，扭转目前以石油为主的能源利用格局，实
现能源多样化成为未来汽车工业发展的趋势和必然。因
此，发展新能源汽车是解决日益严重的
能源危机和环保
压力的唯一途径，也是保证我国能源安全的客观要求。
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2世界各国氢能源汽车的发展现状
2.1主要发达国家氢能源汽车发展情况
随着石油资源逐渐短缺，扭转目前以石油为主的
能源利用格局，实现能源多样化成为未来汽车工业发展
的趋势。世界各国政府已清醒地认识到这一点，纷纷拨
款用于技术开发，并制定了相应的产业计划。各大汽车
公司和相关企业、科研机构都加大了研发投入加紧研究
开发，并纷纷推出了一些具有先进技术的代表车型，其
中涉及纯电池电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池
电动汽车以及以液化石油气、天然气为代表的清洁能源
汽车。尤其是自2004年年初，原油价格的一路狂飙，造
成成品油价格随之上涨，很多汽车行业专家纷纷表示，
高油价正在为更环保、更省油的新能源汽车带来一个千
载难逢的发展契机，世界汽车工业有望从此加速摆脱对
石油的依赖和对环境造成的严重污染，从而进入一个清
洁能源时代。这将继亨利·福特的流水线生产和丰田喜
一郎的精益生产模式之后，以新能源为代表的世界汽车
的第三次革命。
开发新能源汽车不仅是国际汽车大公司的企业行
为，更是列入发达国家重要决策事项，形成国家、产
业、科研和大学联合创新系统。在长期汽车新能源的研
究开发中，对汽车新动力的发展趋势形成了共识：近期
目标──开发传统内燃机新技术和替代燃料汽；中期目
标──研制混合动力汽车大幅度降低油耗和排放；远期
目标──研制实用的电动汽车和燃料电池汽车，以资源
极为丰富且完全没有污染的氢动力燃料电池，重新定义
汽。
当然，各国、各汽车公司在制订各自的具体发展
策略上又有一些差异，由于篇幅关系，本文着重对其远
期目标中的燃料电池车的发展现状和发展趋势作重点阐
述。
2.1.1美国
早在1994年，克林顿政府实施“新一代汽车合作
计划”（PNGV），耗资15亿美元，开发3倍于当时燃料
效益的新一代先进轿车。布什政府提出“自由轿车”
（Freedomcar）项目以及“自由燃料”（Freedomfuel）
计划（氢计划），总共耗资17亿美元，从事氢能燃料电
池、氢能基础建设与尖端车辆科技的发展。
美国政府在相关政策上积极鼓励新能源汽车，对
购买每辆零排放汽车补贴4000美元，并要求到2006～
2007年联邦机构新购车辆应有5%为氢燃料电池车，以
后还将提高到20%。而以环保激进著称的加州曾一度要
求到2003年全州售出新车的10%是零排放汽车；今后几
年将陆续投放300辆燃料电池轿车和公共汽车试用。密
执安州2002年就在
底特律建立了“下一代能源”工业
区，同时还颁布了“氢气高速路”计划以及一些鼓励措
施，例如，购买氢动力汽车消费者可以享受减税、免费
泊车和洗车价格优惠等便利。旧金山市共有90辆氢动力
车在路上行驶，计划2007年在洛杉矶、旧金山推出
300辆燃料电池车，同时将现有的16个加氢站，2005年
底增加到27个，2010年达到50个。同时，成立“加利福
尼亚燃料单元伙伴协会”，与汽车制造商、环保科研机
构、政府部门和民间组织联手，从资金、技术、政策、
宣传、工业安全标准的设置上共同努力，推动燃料电池
车的发展。
可见，“自由燃料”计划实际上就是放弃电动汽
车的研究而转向燃料电池汽车，并要在2010年让该类汽
车在市场上占到25%的份额，在2020年广泛推广实用性
的氢燃料电池车。美国政府坚信，到2015～2020年，燃
料电池电动汽车和氢燃料的加注基础设施，将一切准备
就绪。
2.1.2日本
从世界范围看，日本是新能源车技术发展速度最
快的几个国家之一，特别是在混合动力汽车的产品发展
方面，日本居世界领先地位。在燃料电池汽车领域，日
本从1993年起就开始实施"世界能源网络"计划，深入研
究氢及其基础设施技术，希望到2020年逐步推广氢能。
小泉首相在2002年2月的施政方针明确表示：“燃料电
池是打开氢能源时代大门的关键，希望能在3年内投入
使用。”2002年，日本成立氢能与燃料电池展示项目
组，当年投资20亿日元，次年又投资25亿日元。日本经
济产业省提出的目标是在2010年前要把燃料电池发动机
的价格降低到普通汽油发动机的水平，并从政府机关开
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始普及燃料电池车。
2.1.3欧洲
2003年，欧盟发布了氢发展构想报告和行动计
划，将在4年内投资20亿美元，计划到2030年使氢燃料
车的比例达到15%，2040年至少翻一番，并创立欧洲氢
燃料电池合作组织。“欧洲清洁城市运输项目计划”
(CUTE)投资1850万欧元,进行大规模的燃料电池公共汽
车示范试验。参加这个项目的有9个国家，13个大城
市，40个企业，31辆燃料电池公共汽车。从2002年6月
到2006年7月长期进行证实性产品生命周期分析和对氢
燃料供应设施建设的运用验证，应用多种不同的氢加注
装置，为今后动态地实用化做准备。
欧共体还提出了富有竞争性的“明日的汽车”计
划，以2003～2005年为目标，由汽车公司、汽车零部件
公司、能源行业和化工行业等共同进行低排放车辆、零
排放车辆开发，其中包括电动汽车用蓄电池、燃料电池
在内的先进动力系统，以及与此相关的重要技术（电子
技术、轻量化材料、电子
控制技术）开发。
2.1.4其它国家
除了上述国家之外，其它各国也在努力，希望在
燃料电池方面能争得一席之位。
加拿大：政府投入2.15亿加元进行“氢能早期采用
者计划”，用于开发新观念，包括氢能高速公路的建
设。“加拿大运输燃料电池联盟”，政府出资2300万加
元展示燃料电池车。还有，“加拿大燃料电池氢能社区
伙伴”、“温哥华燃料电池专案”以及“复合燃料电池
运输公共项目”等项目。同时，巴拉德公司支持加拿大
政府在范库弗峰和惠斯勒之间兴建世界第一条氢能公
路。通过使用建在公路上7个制氢点制取的氢气，来促
进车用氢燃料电池更广泛的应用，这仅仅是加拿大氢能
长期发展计划的一部分。
新加坡：研究人员成功研制出一种新型氢燃料电
池，可用于摩托车，他们还希望这种新型燃氢电池将来
能在电视、收音机甚至手机等电器上使用。
冰岛：人口仅28万，58%的能源和近100%的电力
来自水电和地热，早在1999年就提出到2030年将率先建
成氢经济，首先更换首都雷克雅未克的全部公交车，并
使全部机动车和渔船使用氢燃料电池。
韩国：对氢燃料技术的研究比美、日等国落后4～5
年，但也公布了以氢为基础的经济能源政策，希望到2020年
陆续投资8.43亿美元，使交通对原油的依赖减少20%。
2.2世界主要汽车公司氢能源汽车发展动态
2004年10月，在上海举办的米其林必比登挑战赛
上，通用汽车展示了世界上第一辆可驾驶的线传控燃料
电池车Hy-wire，同时也展示了通用最接近量产的“氢
动三号”。VOLVO公司也首次向全世界展示3CC燃料电
池概念车，还有大众的途安HyMotion，日产公司的X-
TRAIL，福特公司的Focus
FCV，标致雪铁龙集团的
QUARK等燃料电池轿车都一一亮相。可见，世界各大
汽车公司在新能源汽车上的竞争是非常激烈的。
2.2.1通用汽车公司
自1964年建立第一个燃料电池实验室以来，至今
已斥资10亿多美元用于新能源汽车的研究开发。通用汽
车公司对外宣称：计划在2010年实现氢燃料电池车Hy
wire批量生产，并希望成为第一家售出100万辆氢燃料
电池汽车的汽车制造商。近年来主要成果有：Hy-
wire线传控燃料电池车、“氢动三号”（HydroGen3）
燃料电池车、Sequel氢燃料电池车。这些都全面展示通
用汽车在推广节能和环保汽车技术领域的成就。
2.2.2福特汽车公司
福特Focus FCV 是一款燃料电池概念车。而专
门为批量生产而设计的福特U型车，其动力来自于世界
第一台增压氢动力内燃机，再配以混合电动变速器，
U型车开创了福特汽车公司继T型车后的第二个新纪
元，也展示了未
来汽车的发展潮流。
2.2.3丰田汽车公司
其目标是“在全世界范围深入普及混合动力汽
车”，它被看成环保汽车技术领导者，在普及混合动力
系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方面已经走在世
界的前列。该公司已经开发出由氢气和电力驱动的第五
代燃料电池车“FCHV-5”，并向美国加州燃料电池合
作组织提供样车进行实车道路试验。
2.2.4日产汽车公司
日产汽车公司从1996年就开始研发燃料电池，
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2002年12月推出了一款X-TRAIL燃料电池车，它以大排
量、高油耗的奇骏SUV作为改装对象。
2.2.5宝马汽车公司
宝马汽车公司旗下的BMW品牌也隆重推出了其在
氢动力方面的杰出代表--H2R氢能试验赛车“车速世界
纪录氢燃料赛车”。2004年9月，H2R氢能试验赛车在
一天之内连续创造了9项世界纪录，以令人印象深刻的
方式证明了燃料电池发动机汽车的惊人潜力，同时也表
明BMW集团对氢燃料完全取代传统燃料这一全球汽车
工业发展方向的坚定信念。同时，宝马公司计划在
2005年大规模生产氢燃料，为此已投入10亿欧元，并且
将继续追加10亿欧元。
2.2.6戴－克汽车公司
戴－克公司在小型化燃料电池应用上，坚持自己
的运用模式，一直走在燃料电池车开发竞争的前列。迄
今为止，戴－克公司已经开发出第5代新燃料电池电动
车NECAR5。最新的氢燃料电池汽车F-Cell一共有60
辆，正在德国、美国、日本和新加坡等地试车。除FCell
在全球试车外，戴-克还有33辆燃料电池大客车参
加了欧洲多个示范项目，总里程和行驶时间已分别达到
42万km和33000h。该公司同时宣布:将于2012年正式销
售氢燃料电池车。
2.2.7大众汽车公司
大众的途安HyMotion，使用氢燃料电池，已经可
以实现量产。其最大行驶距离为160km。
可以看出，通用、福特、大众、丰田等所有的跨
国汽车巨头都在积极进行燃料电池汽车的研发工作，各
国政府也在资金、政策上积极扶持燃料电池汽车的发
展。据美国AB1公司预测：2011年，全球燃料电动汽车
的产量将达240万辆，约占全球汽车总产量3.4%。
2010年将是燃料电池电动汽车的决战年，而真正成气
候，可能是在2020年。这种预测，国内外汽车界人士大
多是认同的。
同时，在制订燃料电池的技术标准上，美、日等
国均表示要不遗余力协助推进“国际标准化”的进程。
例如，由日本经济产业省提议，丰田汽车、松下电器、
东京煤气、三洋电机等在燃料电池开发方面有实力的企
业联合组建了燃料电池开发公司；而美国通用汽车公司
和德国宝马汽车公司结成了燃料电池汽车开发联盟，这
些大企业联
合体将在合作研发的名义下逐渐“垄断”燃
料电池标准。
3中国氢能源汽车的发展战略
与世界其它国家一样，中国新能源汽车的研发工
作也在如火如荼地进行着。“十五”期间，国家从维护
能源安全、改善大气环境、提高汽车工业竞争力、实现
国家汽车工业的跨越式发展的战略高度考虑，设立“电
动汽车重大科技专项”，组织企业、高等院校和科技机
构，集中国家、地方、企业、高校、科研院所等方面的
力量进行联合攻关。
2001年2月，“十五”国家高新技术研究发展计划
（简称863计划）电动汽车重大专项通过了科技部立项
论证会，这是我国有史以来最大的新能源汽车科技专项
项目正式启动。总体投入24亿人民币，三大汽车集团、
112家科研单位参与研发，同时制订了三大战略目标(实
现我国车用洁净燃料的战略转换，减轻对石化能源需求
的压力；跳出先污染再治理的怪圈，首先解决大城市公
交问题，改善城市大气环境；跨越式发展，在世界汽车
工业新一轮竞争中占领制高点)、“三横三纵”研发布
局（三横：纯电动车、混合动力汽车、燃料电池汽车；
三纵：电池、电机、控制系统的零部件）和新能源汽车
发展战略（优先发展燃料电池汽车；
大力推进混合动力电动汽车；兼顾纯电动汽车；
根据我国的资源结构，采取多样化能源的发展战略）。
中国政府在提交给“氢能经济的国际伙伴”的报
告中，提出一个目标：希望中国在21世纪中期向氢能经
济发展。同时也制订了燃料电池汽车批量生产的计划：
在2008年北京奥运会上，燃料电池汽车将投入使用，
2010年实现万辆级产量，2015年燃料电池汽车产量达到
10万辆。燃料电池汽车的研发得到国家和地方政府的大
力支持。
4中国氢能源汽车的发展现状
我国政府非常重视燃料电池技术，在“863计划”
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中，已经将燃料电池技术的开发作为重点项目，2002年
首批74项课题开始攻关，2003转入关键技术攻坚和产业
化前期准备阶段。并在“十五”期间，继续立项资助燃
料电池的研究开发，重点研制质子交换膜燃料电池。
近年来，我国在燃料电池汽车的主要成绩：
“凤凰”氢燃料电池样车──上海通用的泛亚汽
车技术中心以GL8公务商用车为原型，研发出一款氢燃
料电池样车；“楚天一号”──武汉理工大学与东风
汽车公司联手，成功研制出以25kW氢燃料电池作为动
力的轿车，其电池发动机在同济大学国家定点实验平台
全面测试后，主要性能指标均达到设计要求；“超越系
列”──以同济大学为主要科研力量自主研发的“超
越
系列”燃料电池轿车。经过4年多协同攻坚，已经相
继研制成功拥有完全自主知识产权的超越系列三代燃料
电池轿车样车，如今“超越三号”主要性能指标直逼国
际先进水平。2005年年底，由10辆“超越三号”样车组
成的小车队将驶向上海街头，开始商业化示范运行。
2004年月30日，通用和上汽集团就未来可替代能
源发展签署合作谅解备忘录，双方计划于2005年第一季
度开始在中国进行为期两年的燃料电池车示范运行项
目。此外，上汽集团正积极准备参加将于2005年第四季
度开始的“中国燃料电池公共汽车商业化示范项目”的
竞标。中美合作的“中国燃料电池公共汽车商业化示范
项目”的实施，总投资3236万美元，在北京市和上海分
别选择一条公共汽车路线
进行示范试验，购置12辆
燃料电池公共汽车，在北
京和上海进行为期5年、总
里程160万km的示范运行。
2004年11月，由国家
科技部863能源技术领域
办、专项总体组组织的
863计划电动汽车重大科技
专项零部件集中验收会议
在北京召开。与会代表们
认为，尽管新能源汽车产
业的多数课题在一些项目
上有所突破，有些甚至达到或超过国际先进水平，但是
从整体上来说，跟美日欧相关先进技术相比，依然有较
大差距。在燃料电池车制定标准和规则方面，发达国家
一般靠制订标准，这是产业界的规则，也是各国谋取自
身利益的有力武器，我国在这方面的工作必须抓紧。近
期，国际电工学会（ＩＥＥＣ）已经开始组织和实施燃
料电池的国际化标准的建立，国内燃料电池技术标准项
目的主要承担者之──新源动力股份有限公司也派出了
技术代表对于标准的撰写和修订提出中国专家的意见。
同时，在制订电动车标准化工作方面，我国从2001年开
始，制订并完善相关标准达27项，积极引导和规范产业
化进程。同时，鼓励支持实力雄厚的大公司和企业集团
制订并执行高于国家标准的企业标准，增强企业的竞争
力。
氢能源汽车开发，涉及到许多技术领域，如能
源、材料、物理、化学、机械、电气、自动控制、环保
等，也涉及到相关企业、研究机关、大专院校，只有进
行协作，风险共担、成果共享，中国的氢能源汽车产业
才可能获得实质性的发展。发展氢经济对确保中国能源
安全、实现真正可持续发展的交通体系也有着至关重要
的作用。中国汽车行业不必像发达国家那样经历石油燃
料时代发展的全过程，而正处在大力发展未来能源的黄
金时机，并将在推动全球氢经济发展的进程中占据特殊
地位。R&D
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