2.2 船舶领域

为了实现船舶的零碳和零污染，多种零碳船动力技术路线应运而生，其中氢燃料电池具有无排放、无污染及续航长等特点，用于船舶有着独特的优势，主要表现在：①氢燃料电池的排放物仅为水，加之无高温燃烧过程，不排放任何碳、氮、硫化物；②与锂电池船舶相比，氢燃料电池船舶在续航方面优势显著，且加注时间快；③能效转换率远高于传统动力装置；④氢燃料电池输出功率变化特性较快，对负载变化敏感，适用范围更广。

目前，美国、日本及欧盟等多个国家和地区在氢动力船舶领域开展了相关研究，如德国的氢燃料电池客船Hydra、日本研发的氢燃料电池赛艇“Energy Observer”号及美国的氢燃料电池客船“Water-Go-Round”号等。中国氢燃料电池船舶处于工程示范阶段，2021年初，大连海事大学新能源船舶动力技术研究院牵头，建造了中国第一艘氢燃料电池游轮“蟲湖”号通过试航，标志着我国氢燃料电池在船舶动力上的实船应用方面迈出关键一步。

2.3 航空领域

氢能航空被认为是航空业未来实现污染物零排放和可持续发展的关键，由于大型客机对于氢燃料电池能量密度、氢燃料储存和加注以及氢安全的要求较高，短时间内实现大型氢燃料电池飞机的应用难度很大。而无人机由于经济、操作便利等特点，产业链越来越广泛。氢燃料电池具有低噪、环保、续航长的特性，在无人机领域应用空间广阔。氢燃料无人机与其他类型动力系统相比，主要优势包括：①清洁、低碳、环保；②服役寿命和续航时间长；③加注时间短、生命周期内性能衰减小；④无震动和噪声、红外信号低。

国内已有较多的氢燃料电池无人机示范项目，包括英国Intelligent energy公司推出的djim100平台氢燃料电池无人机、挪威Nordic Unmanned公司研发的BG-200氢燃料电池无人机及美国海军2020年成功试飞的混合型无人机等。此外，德日韩等国也先后在氢动力无人机领域进行了实践。近年来，国内许多院校、企业对氢燃料电池无人机开展了项目实践，氢燃料无人机得以在巡航、警用、救援及气象等领域取得应用。

2.4 其他领域

现阶段，我国开展了多项氢燃料电池在轨道交通车辆上的应用研究和示范运营，其中以有轨电车的研究应用最为成熟。2019年，我国首个氢动力有轨电车在广东佛山市上线，拉开了中国氢燃料轨道交通车发展的序幕。此外，氢燃料电池兼具红外信号差、无噪等优势，使其在军事车辆领域也具有一定的应用前景。随着氢燃料电池技术的进一步发展，相信其应用领域有望实现进一步拓展。

3 氢燃料电池产业面临的挑战及对策

3.1 挑战

作为新兴产业，氢燃料电池与未来交通、航天、军工等多项产业的发展关系密切，但在大规模普及与应用方面仍面临诸多的挑战。

（1）从产业规模和市场环境层面分析，当前氢燃料电池在航天和交通运输领域的应用尚处于试验阶段，未能形成大规模商业化应用。加之我国尚未建立全国性的氢燃料电池市场，跨省跨区域发展不均，产品消纳“壁垒”突出。

（2）从技术设备层面分析，现有的航空、大型运输车及巨型油轮发动机结构不适合燃氢，加之氢燃料燃烧时会产生过量的NOx，且易发生回火现象，难以实现氢的稳定燃烧。

（3）从经济性层面分析，随着相关技术的不断成熟，氢燃料电池的研发成本不断下降，但仍明显高于锂电池技术。加之氢燃料电池使用的主要材料为Pt等贵金属，也相应增大了氢燃料电池的研制和生产成本。

（4）从氢储安全层面分析，车用、船用储氢是限制其发展的主要难点，由于大型车辆与船舶续航长、氢气耗量大，因此必须要统筹储氢密度、安全性及储氢成本间的平衡，研究出自适应性的高性能储氢体系。

（5）从行业发展层面分析，尽管我国燃料电池产业近年来取得了很大进展，在关键材料部件方面仍存在“卡脖子”问题。氢燃料电池的关键材料进口依存度高，未来需要尽快打破国外垄断。

3.2 推动氢燃料电池发展的对策建议

3.2.1 建立健全顶层规划、法规与政策体系

由国家牵头，赋予氢燃料电池明确的战略定位，并结合国情制定长期的发展意见和规划。同时颁布相应的法律法规和优惠政策，鼓励和刺激地方政府和企业，结合自身实情，制定具体、科学、有效的氢燃料电池发展路线。

3.2.2 加大氢燃料电池核心技术的研发

以掌握先进氢燃料电池技术的大型企业为表率，围绕核心业务，在工艺和技术方面加大研发力度，自主拓展研发氢燃料电池关键材料的解决方案，确保技术的持续创新与升级。多方位突破陆域、海域、航空等不同领域氢燃料电池的技术壁垒。

3.2.3 稳步降低氢气燃料使用成本

加大中央财政资金对氢燃料电池技术研发、成果转化的资金支持和补贴力度。与研究机构、高校等开展合作，共同研究核心降本技术，发展培育低成本化氢燃料电池技术。

3.2.4 夯实氢燃料储存和安全监测系统

建立完整的氢气监控体系和安全辅助装置，在确保氢燃料电池安全运行的同时，对系统进行过温过压保护，做到一旦发生预警，迅速切断电源，进而阻止事故发展，从源头上把控氢气使用的安全性和稳定性。

3.2.5 加强优势研发资源和产业资源的整合

统筹协调政府、地区、企业间的不同优势，广泛调动交通、军工等不同领域的力量共同推动氢燃料电池规模化发展目标的实现。同时利用现有的氢燃料电池实用性技术，与其他氢动力技术互通互用，构建完整的产业链、供应链，实现氢燃料电池的共制、共建和共享。

4 结语与展望

氢燃料电池具有清洁零碳、安全高效、用途多元等特点，可代替汽柴油在汽车、轮船、飞机等机动性强的现代交通工具中发挥重要作用。但是，在行业热度高涨的同时也应看到，我国氢燃料电池产业仍处于起步阶段，尚存在缺乏中远期定位和规划、核心技术和材料高度依赖进口、氢燃料电池制造成本居高不下、基础设施建设不足等困境。一方面，中国应充分借鉴国外先进的氢燃料电池技术，求同存异、取长补短、缩小差距，形成符合本国国情的氢燃料电池发展战略和研发体系。另一方面，加大对国内氢燃料电池的财政投入和政策支持，加强跨行业、跨区域的协同合作，构建全域联动机制，集中力量攻关氢燃料电池的关键设备和核心材料，以期快速实现其全产业国产化和自主化。

当前，国内氢能产业发展正处在降本增效、技术创新以及协同推进的初期探索阶段，氢能产业链上下游协同联动效果还未完全显现出来。燃料电池汽车成本何时能够下降？氢能核心技术问题何时能够攻破？氢能应用何时能够真正落地等问题逐步显现……