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   我國在十五發展規劃中明確提出要發展新能源，加大能源的使用率，降低污染。發展低能耗、低排放及低噪音的清潔燃料汽車。這既是汽車產業的發展方向，又是合理利用新能源和保護環境的新舉措。上海申龍客車有限公司基于內外形勢的分析考慮，積極推進氫燃料電池公交的產業化研究，并于2007年底開發了“神力一號”氫燃料電池城市客車。

   1 氫燃料電池公交車的優點

   燃料電池技術是以氫氣或富氫氣體為燃料，在催化劑作用下與氧氣化合生成水，同時放出電能的過程。氫燃料不但能從石油、鋼廠等企業收集提煉工業副產氫，也可以通過煤電、水電甚至太陽能、風能等進行轉化，來源較廣泛，是一種可持續發展的能源資源。

   和電力相比，氫氣可以采用管道或其他工具運輸，不會受到電力網的限制，車輛使用也不會受電力錯峰的影響和充電時間的限制，如果加氫站逐步建設，會比電力車更適合長距離使用。另外，相對于油電混合公交，氫燃料電池能做到真正的零排放，且不再消耗石油這一不可再生資源，對保持經濟的可持續發展具有重要意義，更適合用作動力源并受到各國普遍重視。

   公交車氫電的轉化，是通過電池產生的，質子交換膜燃料電池（示意圖見圖1）具有無污染、效率高、無噪聲、工作溫度低、可不間斷工作等優點。相對其他形勢的電池，PEMFC無需充電，只需添加燃料，即可繼續運行，產生的唯一排放物是水，真正實現了零排放，能量轉換率高達60%以上，實際使用效率則是普通內燃機的2～3倍。因此成為我們開發公交車的首選。

   2 我國發展氫燃料電池公交車的可行性

   2.1 國家政策支持發展

   眾所周知：我國是貧油大國，每年原油的進口量達近2億t，占使用量的50％以上，尋找經濟的可替代能源刻不容緩，國家863計劃中，明確提出了發展新能源技術作為我國高科技研究發展的重點，并配備相關技術和資金資源。

   另外，地方各級政府根據自身的基礎和條件，采取開辟高新技術工業園、聯合運作公交示范運營線，扶持相關新能源產業建設等一系列措施，鼓勵和引導新能源的利用。因此，現階段發展氫燃料電池公交車已具備了政策條件。

   2.2 市場需求容量大

   隨著我國“城市化”速度的加快，“公交優先”政策的執行，城市公交運輸車輛使用量在近幾年迅猛增長，國家相關部門統計數據表明，全國公交車市場保有量達到了30萬輛，且以每年近10％的速度增長。公交客車大量使用帶來了巨大的燃油消耗，年消耗燃油量高達400萬t，合人民幣近260億元。因此如果氫燃料電池等新能源公交車能夠產業化，將為我國節約大量的資金。可以說，市場已經具備了容納氫燃料電池等新能源公交車的條件。

   2.3 技術成熟

   在國外很早就已經有氫燃料電池客車，其技術水平早已成熟，如果全部采用國外引進技術，不但投入成本大，而且還會遏制我國自身技術水平的發展。目前氫燃料電池的研究有了國家政策的支持，已經取得了相應的成果。通過《氫燃料電池技術（氫能）專利文獻大全》可以看出，我國的質子交換膜燃料電池技術已經實施和完成了國家“九·五”重大科技（攻關）計劃項目“30kW質子交換膜燃料電池動力系統研制”專題，已經具有設計、生產0.1～150kW功率燃料電池發動機的能力。部分發動機已經與部分客車企業的公交產品搭配試裝，完成了整車與電池動力模塊的匹配設計與安裝、動力模塊與車輛控制系統合理布置等一系列工作，在上海、北京、蘇州等地還開辟了示范運營線進行車輛的試運行。

   由此可見，我國在燃料電池技術研發與產業化方面都取得了突破性的進展，產業化進程已初步具備了技術上的條件。

   2.4 國產化燃料電池發動機性價比高

   燃料電池發動機（見圖2）中的空氣供應子系統是整個燃料電池發動機輔助系統中本身消耗功率最大的器件。目前，國際上從事質子交換膜燃料電池研究開發的大公司包括加拿大Ballard Power Systems、美國的通用汽車公司等，在燃料電池發動機研究開發上均采用高壓（相對壓力≥2大氣壓）運行的技術路線，高壓運行的燃料電池發動機中的空壓機功耗大，超過整個發動機輸出功率的20%，且噪聲大，價格高，同時與高壓運行相配套的管路、閥門、控制系統也價格極高。其中因高壓運行引起的氫氣泄漏的危險性增加，因氫、氧的壓力在電池內部控制不平衡也容易導致電極擊穿引起壽命縮短。

   我國自行研發的常壓空氣、低壓氫氣狀態氫能源燃料電池發動機技術，采用國產化的常壓鼓風機空氣輸送裝置，不但功耗?。ù蠹s是整個發動機輸出功率的5%），且價格便宜，易產業化。燃料電池也減少了因高壓氫氣泄漏帶來的危險，提高了主動安全性和產品可靠性；燃料電池工作壽命長，工作噪聲低；同時因鼓風機常壓運行，其他零部件也價低易得，有利于產業化。

   產品可靠性方面，采用我國自主研發的第三代氫燃料電池城市客車發動機的城市客車，自2005年8月以來，已累計運行達到4.5萬km，運行時間已達2000h，性能幾乎沒有衰減，目前仍在正常示范運行中。國產化水平和可靠性得到了有效的驗證。

   2.5 社會效益和使用經濟性

   燃料電池客車發動機與柴油發動機制造成本和使用成本的比較如表1、表2所示。

   通過以上的數據分析，現階段我國已經具備氫燃料電池產業化的基本條件，可實施小規模示范運營。

   3 產業化過程中取得的成果與遇到的問題

   3.1 取得的主要成果

   (1）目前上海申龍已與相關燃料電池廠家協作，已經成功完成SLK6113氫燃料電池公交的試制工作，各項指標均通過了國標的檢測，達到了設計的要求。

   (2）2008上?？蛙囌褂[會上展出我們的氫燃料電池城市客車后，一直通過路試檢測、運行了近2000km，最高時速仍達90km以上，性能指標基本保持新車狀態。

   (3）政府部門溝通，配合新能源的推廣使用工作，正在爭取在上海取得示范運營的資質，為積累小批量生產經驗作準備。

   3.2 產業化過程中問題

   3.2.1 解決氫的制備、儲存與運輸等具有挑戰性的技術難題

   （1）試制過程和試運行過程中，氫氣不難取得，但如果產業化形成規模，用氣量大增，氫氣的制備將成為問題。氫氣雖然可以通過電解水取得，但如果電解水的電能仍以化石燃料（如石油、天然氣）為基礎來獲取，并未從根本上解決對燃油的依賴。使用火電（煤炭）來制氫目前來說可行，但也沒有改變燃燒煤炭帶來的溫室效應。因此，現階段急需找到一種合適的制氫方式，解決大規模使用前的難題。

   （2）由于氫常溫常壓下為氣態，因此在車上如何攜帶氫也就成為一大難題。目前，采用將氫加壓700kg，使之變成液態，用耐壓的復合材料瓶儲存。但鋼瓶儲存氫氣的容積小且有爆炸的危險，并需要絕熱裝置來隔熱。而利用儲氫合金（金屬氫化物）來儲存氫氣尚在研究階段，付諸實施尚需時日。

   （3）加氣站的建設成本較高。以上海一加氫站為例，占地僅約2畝的建造成本已達2000萬元以上。因此需要政府的相關政策引導和資金的扶持，才有可能解決這一問題。

   3.2.2 氫燃料電池公交車的制造成本和電池的使用成本控制

   雖然燃料電池公交大部分零件可以通過國產化來降低成本，但相對與化石燃料發動機，每千瓦所需的資金還是比較高，特別是未形成規模生產時，5～6倍以上的資金投入讓購車者一時無法接受，因此，降低燃料電池成本，特別是尋找電池中催化觸媒的經濟性替代材料，是目前解決產品成本控制的關鍵。

   4 結束語

   近年來，隨著油價的一路飆升，用油大戶——公交公司對使用新燃料的呼聲日益高漲，我們作為已經具備一定產業化條件的客車生產企業，將和燃料電池制造企業緊密配合，利用已有的條件，逐步解決存在的問題，爭取在短時間內推出批量產品。