朱雅男 張克金 于力娜 崔新然 倪大龍

（一汽解放汽車有限公司 商用車開發(fā)院，長春 130011）

主題詞：商用車 燃料電池 膜電極 雙極板

1 前言

目前，全球能源及環(huán)境問題越來越嚴重，世界各國能源與交通領(lǐng)域都在做技術(shù)的換代和升級，公共交通領(lǐng)域采取新能源車技術(shù)來降低排放、降低噪聲污染、減少對石油的依賴，這是全社會降低二氧化碳排放、阻止全球變暖采取的重要舉措之一。全球交通領(lǐng)域采取的低碳舉措是采用新能源汽車，新能源汽車有不同的類型，其中燃料電池車因為具有“零排放”、噪聲小、在燃料上實現(xiàn)對燃油的完全替代、補加燃料時間短、續(xù)駛里程長等特點[1]，因而被認為是實現(xiàn)未來汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向之一，也是解決全球能源和環(huán)境問題的理想方案之一[2]。

如圖1是新能源汽車中的電動汽車、混合動力汽車和燃料電池車綜合性能比較，燃料電池車與其他兩類汽車比較，在動力性、補加燃料時間和續(xù)駛里程方面有優(yōu)勢。對于續(xù)駛里程較長、動力性能要求較高、汽車體積較大的車輛，更適合的能量來源為柴油及氫氣，并且商用車運行在相對固定的線路上對加氫站依賴性較乘用車低，因此目前燃料電池汽車從商用車切入比較合適。

圖1 三類新能源汽車綜合性能比較[3]

新能源汽車被國家確定為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)和重點推進領(lǐng)域，在國家頂層設(shè)計中獲得了高度重視。2015年國務(wù)院印發(fā)的《中國制造2025》明確指出“節(jié)能與新能源汽車”作為重點發(fā)展領(lǐng)域，明確了指出燃料電池汽車的發(fā)展。2016年以來，《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》、《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等一系列政策措施的提出，將推動企業(yè)開發(fā)氫能和氫燃料電池等新一代能源技術(shù)，鼓勵企業(yè)到2020年實現(xiàn)批量生產(chǎn)氫燃料電池汽車和規(guī)?；痉稇?yīng)用?？萍疾恳蔡岢隽恕赌茉醇夹g(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》、《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，在國家重點研發(fā)計劃中啟動實施“可再生能源與氫能技術(shù)”重點專項，在技術(shù)層面上推動氫燃料電池汽車共性技術(shù)的突破。

由于氫燃料電池汽車技術(shù)完全顛覆了傳統(tǒng)汽車技術(shù)，雖然在試驗室階段取得了很多突破，但在產(chǎn)業(yè)化的道路上仍然有很長的路要走，有許多關(guān)鍵技術(shù)需要突破產(chǎn)業(yè)化瓶頸，如膜電極、催化劑等，而開發(fā)低成本燃料電池技術(shù)對于降低商用車生命周期成本(Total Cost of Ownership,TCO)意義重大，對于推動產(chǎn)業(yè)化進程意義重大。本文深入挖掘國際上氫燃料電池汽車創(chuàng)新技術(shù)的文獻，總結(jié)了國際上商用車燃料電池汽車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，對國內(nèi)商用車燃料電池汽車核心技術(shù)的研發(fā)提供參考。

根據(jù)The Fuel Cell Industry Review的統(tǒng)計，2014年～2018年質(zhì)子交換膜燃料電池出貨量一直遠超其他類型的燃料電池。目前質(zhì)子交換膜燃料電池是中國燃料電池商用車動力系統(tǒng)的主要技術(shù)路線[4]。

有鑒于此，本文對質(zhì)子交換膜燃料電池的原理、結(jié)構(gòu)、影響商用車燃料電池應(yīng)用的主要問題等進行了梳理與分析，并提出了未來工作的研究方向。

2 商用車燃料電池的工作原理

質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC），圖2為其工作原理示意圖。

圖2 質(zhì)子交換膜燃料電池工作原理圖[5]

陽極為氫電極，陰極為氧電極，H2通過擴散到達陽極，在催化劑作用下生成H＋和e－，H＋直接穿過質(zhì)子交換膜到達陰極，而電子由陽極通過外電路形成電流，帶動負載做功后也到達陰極，與陰極的O2發(fā)生還原反應(yīng)生成水排出，并放出熱量。只要陽極不斷輸入氫氣，陰極不斷輸入氧氣，電化學反應(yīng)就會連續(xù)不斷地進行下去，從而持續(xù)形成電流帶動負載工作。相比與作為能量儲存裝置的傳統(tǒng)電池而言，燃料電池實質(zhì)上是一種將化學能直接轉(zhuǎn)換為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置[6]。

3 商用車燃料電池的結(jié)構(gòu)分析

質(zhì)子交換膜燃料電池堆是由幾十到幾百個單電池構(gòu)成的，其中一個單電池主要由膜電極和雙極板等部件構(gòu)成的。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3 質(zhì)子交換膜燃料電池單電池結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 膜電極

膜電極是燃料電池的核心部件，是氫氣和氧氣反應(yīng)生成水的電化學反應(yīng)場所。對質(zhì)子交換膜燃料電池的能量密度、耐久性、輸出功率、成本至關(guān)重要。

膜電極具有類似三明治的結(jié)構(gòu)，包括固體電解質(zhì)（質(zhì)子交換膜）、陰陽極催化劑層和陰陽極氣體擴散層集成在一起成為膜電極（Membrane Electrode Assembly，MEA）。通常將涂覆由陰極和陽極催化劑層的質(zhì)子交換膜稱為“三合一”膜電極；將包括有陰陽極催化劑層、陰陽極氣體擴散層和質(zhì)子交換膜的膜電極稱為“五合一”膜電極或者“七合一”膜電極（包括密封墊片）[7-8]。

膜電極技術(shù)經(jīng)歷了幾代關(guān)鍵技術(shù)，大體可分為熱壓法、CCM法和有序化膜電極三種類型。將催化劑層涂覆在氣體擴散層上，再將質(zhì)子交換膜夾在兩層氣體擴散層之間進行熱壓（熱壓法）制成的膜電極，又被稱為GDE（Gas Diffusion Electrode）型膜電極[9]，該方法催化層較厚，鉑利用率低。將催化劑通過轉(zhuǎn)印法或者直接噴涂法制備到質(zhì)子交換膜兩面而制成的膜電極稱為CCM（Catalyst Coating Membrane）型膜電極[10]，CCM型為當前的膜電極較常用的制備方法，其優(yōu)勢為電極催化劑層與膜緊密結(jié)合，防止由催化劑層與質(zhì)子交換膜溶脹性不同而導致催化劑層與膜的剝離，同時提高催化劑的利用率，降低鉑的擔載量，但是缺點為催化劑層沒有疏水劑，氣體通道較少，氣、水傳輸阻力較大，容易導致膜電極的“水淹”，為了減少氣、水傳輸阻力，催化劑層一般需控制在10 μm以下[11]。納米材料的發(fā)展，如納米管材料、納米線材料，使膜電極發(fā)展到有序化膜電極，有序化膜電極降低了膜電極的厚度并且結(jié)構(gòu)可控，與傳統(tǒng)膜電極比較，具有較大的每單位體積的反應(yīng)活性面積，是下一代膜電極制備技術(shù)的研究方向[12-13]。

隨著材料及制備技術(shù)兩方面的進步，膜電極的功率密度取得了很大的進步，國外的膜電極主流產(chǎn)品功率密度可達到1.8 W/cm2，國內(nèi)的膜電極最高功率密度達到1 W/cm2[14]。

膜電極的供應(yīng)商分為兩類，一種是具備膜電極產(chǎn)業(yè)化能力，能夠自給自足的燃料電池整車或電堆主機廠，以豐田和Ballard為代表。另一種是獨立的專業(yè)膜電極供應(yīng)商，如國外的Gore、JM、3M、Toray（Greenerity）和國內(nèi)的武漢理工新能源等，都已經(jīng)具備不同程度的自動化生產(chǎn)線，年產(chǎn)能在數(shù)千平方米到數(shù)萬平方米[15]。

3.1.1 質(zhì)子交換膜

質(zhì)子交換膜是一種選擇性透過的膜，具有較高的質(zhì)子透過能力，防止陽極的氫氣和陰極的氧氣接觸，在燃料電池酸性環(huán)境中具有好的機械穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，并且是催化劑的載體[16]。

質(zhì)子交換膜根據(jù)組成分為全氟磺酸質(zhì)子交換膜、以聚四氟乙烯（Poly tetra fluoroethylene,PTFE）多孔膜為基底的復(fù)合膜、部分氟化的質(zhì)子交換膜、非氟化的質(zhì)子交換膜[17]。全氟磺酸質(zhì)子交換膜因其機械強度高、化學穩(wěn)定性好、質(zhì)子傳導電阻小、電導率較高、低溫時電流密度大等優(yōu)勢，得到廣泛應(yīng)用。

根據(jù)美國能源部（Department of Energy,DOE）的2020年目標，質(zhì)子交換膜機械耐久性達到20 000次，化學耐久性達到500 h。目前國內(nèi)山東東岳集團的質(zhì)子交換膜機械耐久性超過21 000次，化學耐久性大于620 h，已經(jīng)達到并超過DOE的2020年目標[18]。

采用薄的增強復(fù)合膜，降低歐姆極化，是提高單電池的比功率的方法之一[19]，目前市場使用較多的為杜邦NR211，膜厚約為25 μm，而山東東岳DF260膜厚度為15 μm[20]，可有效降低歐姆極化[21]。降低膜厚度、提高機械強度是未來全氟磺酸膜的研究方向[22]。

國際上知名的質(zhì)子交換膜的包括美國杜邦Nafion膜、陶氏公司的Dow系列質(zhì)子交換膜、Gore公司的Core－Select膜、3M公司全氟磺酸膜、日本旭化成公司Aciplex膜和日本旭哨子公司的Flemion膜等[14]，其中Nafion膜應(yīng)用最廣。國內(nèi)知名的質(zhì)子交換膜包括山東東岳化工集團公司研制的含氟功能膜材料，已經(jīng)具備規(guī)?；a(chǎn)能力，已進入國際市場。

3.1.2 催化劑

催化劑的主要功能是降低電極反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)速度，是提高質(zhì)子交換膜燃料電池能量轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵。催化劑的性能決定了質(zhì)子交換的反應(yīng)速率和使用效果[23]。

催化劑根據(jù)組成不同分為低鉑催化劑、鉑合金催化劑、非鉑催化劑。低鉑催化劑因其較好的催化活性、較高的化學穩(wěn)定性，得到廣泛應(yīng)用。因鉑的價格昂貴和稀有性，在催化劑碳載體的表面上均勻分布大表面積的微小鉑顆粒，提高鉑的利用率和減少鉑的用量是未來的研究方向[24]。根據(jù)DOE的2020年目標達到 0.125 mg PGM/cm2(Platinum Group Met,PGM)，單車鉑用量與現(xiàn)有單車尾氣后處理裝置三元催化器的鉑用量持平。

使用高活性的氧化還原催化劑，加快反應(yīng)過程，降低電化學極化，提高電池電壓，是提高單電池的比功率的方法之一[19]。

催化劑占領(lǐng)市場份額較大的國外供應(yīng)商為英國的Johnson Matthey、日本的田中（本田Clarity催化劑的供應(yīng)商）。國內(nèi)催化劑供應(yīng)商與國外的催化劑技術(shù)差距正在不斷縮小，清華大學與武漢喜瑪拉雅聯(lián)合開發(fā)的催化劑已經(jīng)量產(chǎn)[25]；貴研鉑業(yè)的催化劑進入實驗室放大階段[26]。

3.1.3 氣體擴散層

氣體擴散層（Gas Diffusion Layer,GDL）的主要功能是提供機械支撐、排出反應(yīng)生成的水、導通電流。性能優(yōu)異的氣體擴散層應(yīng)具有一定的機械強度、收集陽極產(chǎn)生的電流、為陰極輸送電子、較低的接觸電阻、高孔隙率、適宜的孔分布、良好的化學穩(wěn)定性和良好的導熱性能[27-28]。

氣體擴散層是由支撐層和涂覆在支撐層一側(cè)的微孔層組成。支撐層一般為多孔的碳布、碳紙和無紡材料等，厚度為100 μm～400 μm，在氣體擴散層內(nèi)有憎水的反應(yīng)氣體通道和親水的液態(tài)水傳輸通道，因此需要用PTFE乳液對支撐層做憎水處理。微孔層為改善支撐層孔隙結(jié)構(gòu)的一層碳粉，厚度約為10 μm～100 μm，目的是降低支撐層和催化劑層之間的接觸電阻，使氣體和水再分配[29-30]。

氣體擴散層是目前燃料電池堆各部件中技術(shù)水平最成熟的產(chǎn)品。市售的產(chǎn)品多為碳紙，少數(shù)廠家銷售氣體擴散層，碳紙的國外供應(yīng)商為日本東麗、德國SGL、加拿大的Ballard等。國內(nèi)碳紙目前為小批量的生產(chǎn)水平，供應(yīng)商為臺灣碳能科技公司、上海河森公司等。氣體擴散層能夠批量化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品性能一致性是未來工作的研究重點。

3.2 雙極板

雙極板能夠分隔氫氣和氧氣，因此應(yīng)該有良好的阻氣性；電池堆溫度分布均勻及具有良好的換熱策略，因此應(yīng)該具有良好的導熱性；保持電池堆的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此應(yīng)該具有較好的機械強度；應(yīng)在酸性、濕度高、氫氣和氧氣的環(huán)境中工作，因此應(yīng)該有優(yōu)異的耐腐蝕性；能夠集聚和傳輸電流，因此應(yīng)該有良好的導電性；雙極板還應(yīng)具有材料易于加工可批量生產(chǎn)、材料及生產(chǎn)加工成本低等特點[31]。三類材料已經(jīng)用于燃料電池雙極板，分別為石墨、金屬和復(fù)合材料。

石墨雙極板具有良好的化學穩(wěn)定性、高導電率等特點。加工方式為雕刻和模壓，雕刻成型的材料主要為石墨，模壓成型的材料主要為石墨和聚合物。因為材料組成及加工方式等不同，模壓成型的雙極板與雕刻成型的雙極板相比較機械強度更高、生產(chǎn)效率更高、降低生產(chǎn)成本、適于批量化生產(chǎn)[32]，模壓成型的石墨雙極板也被稱為石墨復(fù)合雙極板或柔性石墨雙極板。石墨雙極板因為耐久性長，廣泛應(yīng)用于商用車。石墨雙極板的國外供應(yīng)商為美國POCO、美國SHF、美國 Graftech、日本 FujikuraRubber LTD、日本 Kyushu Refractories、英國Bac2等[15]，石墨雙極板國產(chǎn)化程度高，國內(nèi)供應(yīng)商有上海弘竣等。

金屬雙極板適用于批量生產(chǎn)（沖壓、壓?。⑶矣捎谀軌蜃龅煤鼙。ǎ? mm）從而可使得電池堆更加緊湊和輕巧，相對于石墨雙極板有更高的功率密度，因此成為乘用車燃料電池的主流雙極板。金屬雙極板必須充分覆蓋非腐蝕性又導電的涂層[5]。金屬雙極板的國外供應(yīng)商包括瑞典的Cellimpact、德國的Dana和Grabener、美國Treadstone等，金屬雙極板的國內(nèi)供應(yīng)商較少，如上海治臻新能源裝備有限公司等[15]。

復(fù)合雙極板包括復(fù)合石墨/金屬板，Ballard申請了由兩個壓印石墨箔與其中間的一個薄金屬片構(gòu)成雙極板的專利，結(jié)合了兩個石墨（耐腐蝕性）和金屬板（抗?jié)B透性和結(jié)構(gòu)剛度）的優(yōu)點，從而構(gòu)成了質(zhì)量輕、耐久性強且易于制造的雙極板，由于石墨箔的一致性，其接觸電阻非常小[5]。復(fù)合材料雙極板的國外供應(yīng)商有英國Porvair、美國ORNL等，國內(nèi)供應(yīng)商有北京氫璞創(chuàng)能科技有限公司等。

雙極板流場的作用為引導反應(yīng)氣流方向，保證反應(yīng)氣均勻分配，通過氣體擴散層到達催化劑層發(fā)生電化學反應(yīng)。目前已經(jīng)應(yīng)用較多的流場為條形流場、蛇形流場等，流場采用新型流場，如豐田Mirai的3D流場，有利于傳質(zhì)，降低傳質(zhì)極化，是提高單電池的比功率的方法之一[19]。

4 商用車燃料電池發(fā)展的影響因素

商用車燃料電池在國內(nèi)外研究并發(fā)展了多年，中國政府支持政策正在不斷出臺，許多領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)還沒有完全突破，商用車燃料電池的發(fā)展存在諸多影響因素。

4.1 基礎(chǔ)設(shè)施有待完善

加快我國氫能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進氫燃料電池汽車全面均衡發(fā)展。與燃料電池車產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足的原因可能有：國內(nèi)制氫、儲氫、運輸、加氫等核心技術(shù)落后，加氫站建設(shè)審批流程繁雜，加氫站的關(guān)鍵設(shè)備本土化及自主化程度低，加氫站建設(shè)及運營政府補貼力度不足等等。

與乘用車運營路線比較，商用車的運營路線比較固定。燃料電池商用車續(xù)駛里程400 km以上，在商用車的典型運營路線上建設(shè)加氫站，可在目前中國加氫站密度低的情況下，帶動中國燃料電池車市場，并大幅度降低因重型商用車排放導致的環(huán)境污染。

目前電解水制氫是獲得氫最簡單最直接的方法，但耗電量極大?？筛淖兓騼?yōu)化制氫的方法，降低氫的生產(chǎn)成本，如工業(yè)廢氣純化、使用催化劑化學方法制氫、甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化工藝（Steam Methane Reforming，SMR）制氫等[1]。

4.2 燃料電池成本高

燃料電池的成本偏高，是燃料電池車推廣的核心問題之一。DOE對燃料電池車從整車、燃料電池系統(tǒng)、電堆成本構(gòu)成進行了分析，得出了各部件成本的具體百分比，如圖4～圖6所示[2]。根據(jù)DOE的研究，目前燃料電池系統(tǒng)成本已從2006年的每千瓦280美元（約合人民幣1 880元，電堆批量化生產(chǎn)能力為每年2萬輛）降低到每千瓦53美元（約合人民幣355元，電堆批量化生產(chǎn)能力為每年50萬輛）和每千瓦60美元（約合人民幣402元，電堆批量化生產(chǎn)能力為每年10萬輛），未來通過技術(shù)進步和更大批量生產(chǎn)，還有望進一步降低成本，實現(xiàn)每千瓦30美元（約合人民幣201元）的長期目標[33]。中國燃料電池系統(tǒng)的實際成本目前約每千瓦人民幣5 000元，差距明顯，不過中國也制定了每千瓦人民幣200元的目標，與DOE的目標接近[2]。

圖4 燃料電池整車成本構(gòu)成[2]

圖5 燃料電池系統(tǒng)成本構(gòu)成[2]

圖6 燃料電池電堆成本構(gòu)成[2]

通過降低質(zhì)子交換膜的厚度降低歐姆極化，通過提高催化劑的活性降低電化學極化，通過改變雙極板流場分布降低傳質(zhì)極化，從而提高單電池的比功率，可以有效的減低燃料電池的成本，國外的電堆比功率密度超過3.0 kW/L，國內(nèi)裝車電堆比功率密度達到2.0 kW/L[19]。

從技術(shù)上降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)燃料電池的商業(yè)化，使燃料電池車成本接近現(xiàn)有車輛的生產(chǎn)成本，包括商用車的運營成本，逐項完成技術(shù)突破，降低燃料電池商用車TCO是未來工作的研究方向。

4.3 耐久性的要求不斷提升

目前，燃料電池商業(yè)化面臨的另外一個障礙是其耐久性差，DOE制定的2020年的燃料電池耐久性目標為運行5 000 h（相當于行駛24萬公里）性能衰減10%以內(nèi)，最終的燃料電池耐久性目標為運行8 000 h，并給出了一系列的燃料電池材料或部件的耐久性測試協(xié)議。國內(nèi)領(lǐng)先燃料電池廠的燃料電池耐久性已經(jīng)達到5 000 h。而對于燃料電池商用車，燃料電池耐久性應(yīng)該達到12 000 h（相當于行駛5年），商業(yè)化的燃料電池車與該目標差距較大，應(yīng)不斷提升燃料電池性能[33]。

影響燃料電池耐久性的主要因素為催化劑表面積的逐漸減少、質(zhì)子交換膜性能的衰減、車輛運行工況的頻繁變動等。催化劑表面積的減少的產(chǎn)生是因為在負載循環(huán)和高電極電位下的催化劑燒結(jié)和分解；在高電極電位條件下催化劑載體的耐腐蝕性也是研發(fā)催化劑面臨的一個挑戰(zhàn)，特別是在負載循環(huán)和高溫工作條件下載體的腐蝕更嚴重。質(zhì)子交換膜性能的衰減由濕度變化和化學降解產(chǎn)物附著在膜上兩個主要原因?qū)е碌模瑵穸茸兓瘯鼓ひ蚝什煌蛎浐褪湛s，膨脹和收縮過程中產(chǎn)生的機械應(yīng)力使膜損壞；雙極板和燃料電池堆的其他部件的化學降解產(chǎn)物附著在膜上，會加速膜的化學降解[32]。車輛運行工況的頻繁變動將引起動力系統(tǒng)的變載，以上是由控制策略控制的，而對于燃料電池車動力系統(tǒng)的變載即是燃料電池的變載，DOE對催化劑壽命評價以及燃料電池耐久性測試協(xié)議均是在燃料電池變載情況下測試的。因此，提高耐久性的未來工作研究主要方向為：

（1）持續(xù)技術(shù)突破，提高關(guān)鍵材料的耐久性；

（2）優(yōu)化動力系統(tǒng)和控制策略的匹配性。

5 商用車燃料電池研究策略

5.1 積極研究國家政策

氫燃料電池堆和氫燃料電池車輛是新能源汽車中技術(shù)最復(fù)雜的一個平臺，在鋰電新能源補貼逐步退坡的情況下，國家仍對燃料電池車輛進行補貼，積極鼓勵燃料電池技術(shù)創(chuàng)新，從另一個側(cè)面展示了燃料電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍不成熟，也給商用車的燃料電池推廣應(yīng)用提供窗口機會，建議積極應(yīng)對。

5.2 制定科學的開發(fā)規(guī)劃

相比于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機或傳統(tǒng)汽車的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)就相對簡單多了，例如，一個完整的燃料電池發(fā)動機從雙極板和膜電極到電堆和系統(tǒng)，再到系統(tǒng)附件和隨車附件，大約包括大約100種零部件（不含緊固件），生產(chǎn)線也比傳統(tǒng)的內(nèi)燃機簡單多了，因此，對燃料電池發(fā)動機最具有吸引力的是整車企業(yè)和傳統(tǒng)內(nèi)燃機的企業(yè)。但是，燃料電池畢竟是以電化學反應(yīng)為特征的化學反應(yīng)器，它涉及到材料化學、物理化學、高分子化學、化學反應(yīng)工程、電子電控、機械設(shè)計、動力設(shè)計和流體仿真計算等學科，完全顛覆了傳統(tǒng)內(nèi)燃機動力的汽車技術(shù)，需要多學科、跨行業(yè)共同努力才能突破研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化瓶頸，很難在一個封閉的整車企業(yè)和發(fā)動機企業(yè)的小環(huán)境里實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。最后，在制定企業(yè)的燃料電池技術(shù)路線規(guī)劃時，建議仔細研究國家的技術(shù)路線圖，也就是正確識別目前技術(shù)水平條件下的商用車和乘用車燃料電池發(fā)動機的本質(zhì)區(qū)別。

5.3 加強行業(yè)間的協(xié)同創(chuàng)新

燃料電池商用車產(chǎn)業(yè)化開發(fā)協(xié)同創(chuàng)新的前提是：

（1）大型車企一般都具備較為全面人力資源和開發(fā)能力，似乎最適合進入燃料電池發(fā)動機的開發(fā)業(yè)務(wù)領(lǐng)域，但是，這類企業(yè)存在機制、開發(fā)效率以及薪酬對高端人力資源限制的問題，難以提升開發(fā)效率；

（2）相反，那些借助于民間資本快速成長起來的一批小型的燃料電池企業(yè)，由于缺少技術(shù)積淀和體系能力，難以承受多學科集成創(chuàng)新的壓力，很難勝任技術(shù)開發(fā)業(yè)務(wù)；

（3）強調(diào)行業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈的整合，既單個的核心部件生產(chǎn)企業(yè)與其它鏈條上的企業(yè)進行業(yè)務(wù)整合，節(jié)省單個小企業(yè)的開發(fā)費用，提高效率；

（4）大型汽車企業(yè)具備產(chǎn)品平臺資源，如能在上游的鏈條中把分部資源進行整合，一定是商用車燃料電池開發(fā)最有效的模式。

5.4 實踐運營新模式

從我國2017和2018年的燃料電池商用車市場分析看來，市場并沒有被激活，產(chǎn)能釋放存在較大的空間，例如，距離2020年10 000輛燃料電池車的市場規(guī)模預(yù)期仍需付出較大努力。不過，分析燃料電池商用車出貨較大的幾家企業(yè)，不難看出，凡是能找到運營模式，既聯(lián)合第三方構(gòu)建良好的運營場景的企業(yè)，是當前被檢驗為適合中國國情的成功模式。

6 結(jié)束語

燃料電池商用車對于改善未來能源結(jié)構(gòu)、發(fā)展低碳交通具有深遠意義。本文指出了商用車燃料電池未來工作的研究方向，在關(guān)鍵材料、關(guān)鍵零部件等方面不斷突破關(guān)鍵技術(shù)和不斷完善產(chǎn)業(yè)發(fā)展軟環(huán)境，提高燃料電池的比功率密度、降低燃料電池成本及提高其耐久性。中國燃料電池雖然已經(jīng)發(fā)展多年，但是與國外先進水平相比仍有一定差距，各車企、各大高校及自主燃料電池供應(yīng)商應(yīng)注重自主研發(fā)，政府給予足夠重視及切實支持，推動中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。燃料電池商用車開發(fā)能否成功，最終還需要創(chuàng)新驅(qū)動，先行者和后來者都需要重視創(chuàng)新策略研究。