随着国际各大汽车生产商和石油巨头的积极参与，从资金到技术的大力投入，燃料电池汽车已经走出实验室，开始商业化旅程。近年来，燃料电池汽车的迅猛发展和商业化的推进席卷了整个世界，其高效节能以及零排放或接近零排放的良好环境性能，使之迅速成为当今世界能源和交通领域开发的热点。很多专家更是乐观地认为，燃料电池汽车将引发汽车工业的革命，最终取代传统内燃机车成为主流。
基于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的燃料电池汽车需要氢气作为燃料。目前国际上燃料电池技术已发展到较高水平，要实现燃料电池汽车的商业化，主要问题就是解决氢源问题和降低成本，而氢源技术已成为燃料电池商业化的技术瓶颈。
车用燃料电池的燃料来源主要有两种，一是直接用氢，二是车载制氢技术。而这两种方法又存在诸多不同的技术路线，因此什么样的氢源最适合用于燃料电池汽车的问题一直都是争论的焦点。目前，我国在燃料电池技术总体水平上与国际先进水平还有很大差距，要想迎头赶上，必须找到适合本国国情的最佳切入点，即从环境、能效和经济性角度考察，提出综合性能最优的技术路线，以便为我国的燃料电池汽车的燃料选择提供依据。
本文就是立足于这样的背景，拟从国内外燃料电池汽车发展现状出发，探讨适合我国国情的氢源，并对我国燃料电池汽车的技术发展和商业化进程作出预测。
1国内外燃料电池汽车的研究进展
1 .1国际燃料电池汽车发展现状
据2003年6月最新统计，目前世界上已经有20余家汽车公司90多种车型的燃料电池汽车问世。迄今为止推出的燃料电池汽车中，压缩氢气最受关注，这主要是因为这种车型的燃料供给在技术性上最为简单可行;而自1997年首辆甲醇燃料电池汽车凡Ca:3问世以来，甲醇重整也成为研究开发的新热点。其它的产氢及储氢方法，如液氢、合金储氢以及汽油重整也有一些研究。可见从国际上现已推出的燃料电池汽车来看，燃料选择存在多元性。虽然各大公司的车型和侧重的技术路线不尽相同，但显然都把Fcv的商业化推广作为抢占未来汽车市场的一项战略措施，在竞争中求发展;再者，各公司出产的Fcv从续驶里程、最大时速，到燃油经济性，乃至储氢的压力，都取得了较大进展，让人们对燃料电池汽车的未来充满信心。
1 .2国内燃料电池及其在交通领域的进展
我国的燃料电池研究始于1958年，经过40余年的积累与发展，已初步形成了一支学科专业较为齐全的研究与开发队伍。尤其在PEMFc方面，总体水平与先进国家的差距正在缩小。
在质子交换膜燃料电池本体技术发展的基础上，1998年北京理工大学及清华大学开发了燃料电池微型电动车;2000年底上海神力科技有限公司开发了“氢动力一号”游览车，并亮相于2000年上海工博会;2001年1月中国科学院大连化学物理研究所与东风汽车公司研制了30kw燃料电池中巴车，2002年又与清华大学合作研制成功我国第一台燃料电池城市大巴;2002年北京绿能公司也组装了自己研制的燃料电池车。另据2003年8月最新消息，同济大学与上海汽车集团联合推出了我国首辆燃料电池混合动力轿车“超越一号”，标志着我国燃料电池汽车发展的里程碑，缩短了我国与世界先进水平的差距。
同时，我国在储氢技术和车载制氢技术上有了一定的发展。2002年1月，中国科学院宣布启动知识创新工程重大项目“大功率质子交换膜燃料电池发动机及氢源技术”，这项重大项目的启动将促进燃料电池汽车及氢源技术的发展。因此，鉴于PEMFc电动汽车在各类电动汽车发展中的明显优势，应该得到重点的发展。
2国内外氢源选择的研究
以氢能为基础的燃料电池汽车是21世纪理想的交通工具，从国家能源安全和环境保护的战略角度考虑，它的出现为我国调整能源结构和发展交通技术提供了一个极好的机遇。
然而发展燃料电池汽车是一个庞大的系统工程，它不仅是汽车技术的一场深刻革命，同时又涉及到规划和建设庞大的制氢、储氢及加注站等基础设施。因此合理协调燃料电池汽车与氢源基础设施的发展关系具有十分重要的战略意义。我国要想迅速赶超国际燃料电池汽车先进水平，必须找到适合本国国情的最佳切入点，通过政策指引少走弯路。
2 .1国外燃料电池氢源选择的研究
近年来，国外很多研究从“井口到车轮”的全生命周期角度评估了燃料电池汽车氢源的选择方案。总的说来，大部分研究都将纯氢、甲醇和汽油作为三种最主要的选择来进行研究。但由于评估中存在很多不确定因素，如研究对象、时间范畴以及国别差异等，他们得到的结论也不尽相同。
Princeton大学的能源与环境研究中心对燃料电池燃料氢源的一系列相关问题进行了系统研究。从燃料电池汽车本身的设计要求及相对应的燃料供给基础设施建设两方面，对比了不同氢源的能效和经济性，并在此基础上提出了发展燃料电池汽车的近期和远期的燃料策略。对燃料电池汽车重整器的发展、发展氢输配系统的可行性、燃料电池汽车的燃料经济性、小型天然气制氢的可行性以及各种可再生资源制氢等角度都进行了评估和分析，较为全面地研究了氢源的选择方案。
DOE支持的Directed TeChnologieS Inc.的侧重点则主要集中在燃料基础设施投资、燃料成本、燃料电池汽车相对传统汽车所需增加的成本、污染气体和温室气体排放以及对能源的可持续发展影响等方面。
GM主持的“wenT。wheel”更是对氢源的燃料选择进行了全生命周期的研究:共对75种燃料路径及15种动力系统进行了研究，被认为是用LcA方法进行燃料评估的一个典范，而Methanex、Methanol Institute等机构则对甲醇应用于燃料电池汽车更有信心。
通过对国外研究分析总结，各种燃料选择的优缺点可如表1所示。可见，三种燃料选择各有利弊，要作出合理选择就要考虑本国的能源结构，从国情出发，选择适合的氢源方案。
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2.2国内燃料电池氢源评估的主要结论
为探索适合我国能源国情的氢源基础设施方案，国家高科技研究发展计划(863计划)设立了“燃料电池汽车氢源基础设施工程前期研究”的课题。该课题是国内首次从资源开采到汽车使用对燃料电池汽车的全生命周期进行评价，针对不同氢源选择对能效、排放及经济性(3E)进行系统分析。
首先根据一定的氢源方案筛选原则，从众多的燃料链中最终确定10条燃料链作为研究对象，分别包括了以煤、天然气和石油为初级能源的路线，也概括了高压氢气、车载甲醇制氢、车载汽油制氢三种氢源，所涉及的燃料加注站有:氢站(纯氢站、甲醇现场制氢、天然气现场制氢、汽油现场制氢)、甲醇加注站和汽油加注站，如表2所示。
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同时还进行了环境、经济性和能效性(3E)的全面评估，并以天然气制甲醇的车载制氢燃料链为基准进行了各方案基础性投资的对比，结果如图1、图2所示。
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通过比较研究，可得出如下结论:
(l)从不同化石基的角度考虑，天然气基燃料链的3E性能最优;汽油基燃料链略逊之;相对地，煤基燃料链最不乐观，然而随着原油越来越少及我国对煤加工利用的大力投入，形势会相应改变;
(2)与纯氢车型相比，车载制氢路线的3E综合评估性能较优，且所需基础投资最少，但其弊端在于技术难度最大，因此只有当技术上获得重大突破才会有所发展;
(3)加注站现场制氢的各条燃料链3E性能相对较差，尤其是煤电电解水制氢燃料链劣势最明显，所以很难进行大规模商业化，仅可作为演示性质的燃料电池车队氢源;
(4)燃料大型制氢的3E综合性能高于小型生产，尤其是由天然气大型制氢及氢管网输送的燃料链，鉴于目前我国正在大力发展天然气管网运输(如西气东输)，因此在其沿线实施此路线有一定现实意义。
综上所述，在我国研发燃料电池汽车时，应充分考虑多煤、少气、贫油的能源结构以及资源分布不均的国情，不同的地域采取适合本地特色的能源战略，最大限度地发挥自身的优势。
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3对国内燃料电池汽车发展的预测
通过对国内外燃料电池及氢源技术现状的分析，结合国内外对燃料电池汽车推广的预期日程安排以及氢源选择的评估结果，笔者对国内燃料电池汽车技术及商业化的发展趋势作了初步预测，如图3所示。
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由于在新技术发展的初期存在太多的不确定因素，包括技术和经济可行性以及国家政策等，因此预测也将存在很大的不确定性。总体上讲，燃料电池汽车技术将会呈现多元化而且相互渗透式发展，也就是说燃料电池的氢源选择不太可能局限于某一种方式，而是多种方式并存并且共同发展，而各种氢源选择方式之间既相互促进，又相互限制。目前国际有关机构已对很多制氢技术进行试点运作，我国的技术与国际先进水平相比尚有差距而且存在国情差异，因此是否会相应推广这些技术还有待在实际发展中检验。
对于纯氢燃料电池汽车来说，由于对2008年北京奥运会的关注，其演示车队可望较早推出，与其相关的加注站制氢和储氢技术也将有所进展，但由于受到巨大基础设施投资的影响，其大规模生产恐怕要相应的延后。车载制氢虽然在3E性能方面有优势，但技术难度最大，尚有待进一步突破才会有较大发展，就重整技术来讲，甲醇重整技术难度较小，因此可能会先于汽油重整在我国得到发展。而当我们放眼未来，到本世纪中叶，太阳能及生物质等可再生能源则有望成为氢能的主流来源。
相应地，随着燃料电池总体水平的突飞猛进，燃料电池汽车也必将在交通领域中引发革命，我国从2008年左右将可能出现燃料电池汽车小型示范车队，而到本世纪中叶燃料电池汽车将可能在汽车保有量中占据相当可观的比例，且以更快的速度扩张。但无疑在较长的时期以内，燃料电池汽车还将和内燃机车，尤其是改造后的高效节能的内燃机车竞争发展，并且依仗着自身的优异性能逐步取代后者。
4、结语
燃料电池汽车具有传统内燃机车所不具备的高效节能环保特性，所以有广阔的发展前景，但要真正实现商业化，必须解决氢源基础设施这个技术壁垒，而这被认为是比开发燃料电池汽车本身更复杂的技术难题。目前在我国，以氢气作为车用燃料的供应设施基本还是空白，需要从头建设。由于牵涉到能源供应体系的改变并需要巨额投资，因此这项工程非常有必要作为一项重大的战略课题进行研究，从而为我国燃料电池汽车氢源技术的正确发展奠定基础。
