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氢燃料电池汽车作为汽车电动化、低碳化的重要方向，对于改善未来能源结构、发展低碳交通具有深远意义。在全球大多数国家都以纯电动汽车和混合动力汽车为主攻方向之时，日本人是如何直接以“三级跳”的姿势直奔“终极环保”阶段，投身氢燃料电池车行列？让我们来一探究竟。
传统动力电池（干电池、蓄电池）是一种储能装置，把电能贮存起来，需要时再释放出来；而氢燃料电池是一种发电装置，是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。
相较于锂电池，氢燃料电池具有能量密度高、续航里程长、整备质量轻、性能提升空间大等诸多优点。单纯从用户体验和摆脱里程焦虑的角度考虑，氢燃料电池对蓄电式纯电动车有着碾压优势。
不过，目前中国新能源的国策是主推蓄电池纯电动车（BEV），虽然动力电池的技术瓶颈暂未突破，但产业链布局已经形成了规模。反观氢燃料电池车（FCV）领域，它同样需要BEV领域的动力电池组（只不过容量更小），而氢燃料电池必须的关键材料，如催化剂、质子交换膜、双极板等，在国内产业链基本处于起步阶段，造价高，产能低，仅能满足商用级别的需求，动辄七位数的加氢站建设成本也阻挡了氢燃料电池车进入乘用车市场的风头。
地球上氢元素含量丰富，且能量密度高、更加环保清洁。但氢燃料电池成本高、落地困难，现阶段不靠政府补贴很难走下去。加氢站建设投资成本高，发展滞后。此外，氢气易燃易爆，存在一定的安全隐患。降低成本、存储、和加氢站建设是最核心的三个突破点。
日本在氢能源的探索给了我们新的希望，接下来就让我们一起来看看日本氢能源的发展。
电动汽车当道，当其他国家还在观望，或坚守燃油、或大力发展传动动力电池的时候，日本已经在氢能的利用上走在世界前列。日本提出了“氢能社会”的构想，丰田量产了第一辆性能优越的氢电池车Mirai，本田也推出了Clarity，加氢三分钟，续航750公里，日本在“朝氢走”的道路上走得特别坚定。
1.日本岛国资源匮乏、而且氢能源环保、高效且制法多样：
2.日本气候严寒，氢燃料电池系统的工况受低温影响较小，具有天然优势；锂电池的低温性能到今天都得不到很好的解决，PTC热敏电阻或小排量内燃机等保温方法各有缺点，这也是日本不广泛推广纯电动车的重要缘由。
3.日本国土狭长、人口稠密，加氢站建设具有可行性：一个加氢站覆盖100平方公里左右的面积，就算仅仅将加氢站在日本沿海布局，也基本可以满足日本加氢的需求了。同时，由于日本人均收入高，家庭布局小型制氢站也成为一个可能性，这是“氢能社会”的微观元素。
中、日、韩加氢站密度对比图
◆ 小结
氢燃料电池车或许是一种非常具有地域特色的解决方案，尤其适合狭窄，人口稠密，能源匮乏以及高度要求环保的地点：是因为天时地利，也是因为无可奈何，日本成为了全球氢能利用的急先锋。
| 氢燃料电池优劣势分析及日本国土适应性简表 | ||
| 分类 | 内容 | 日本国土适应性 |
| 优势 | 含量丰富 | 日本资源匮乏，适合利用氢能源发展 |
| 能量密度高，无污染 | 氢能源高效，能解决传动电动车的里程焦虑 | |
| 劣势 | 成本高 | 日本政府投入资金补助，鼓励氢能源汽车发展 |
| 加氢站建设滞后 | 日本国土狭长，能合理利用建成的加氢站 | |
| 存在安全隐患 | 氢气超高的能量效率依旧吸引着我们进行探索研究 | |
为了鼓励市民在奥运期间也使用氢燃料电池车，东京政府会承担80%的补贴。另外，氢燃料电池车加氢站也在东京加紧建设中，预计到2030年东京氢燃料电池汽车加氢站会超过150个，车辆数量会超过20万辆。
日本工业部长Seko也在去年9月份表示，“电动汽车的发展趋势在增长，销量在增加。但我们不能突然跳上电动汽车，要捍卫政府对氢能的承诺。政府仍然致力于向“氢气社会”转型项目投入资金。”
2018年8月9日，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）、东芝能源系统、东北电力及岩谷产业合作，开始在福岛县浪江町建设利用可再生能源制氢的氢能源系统 “福岛氢能源研究站（Fukushima Hydrogen Energy Research Field （FH2R））”。
“福岛氢能源研究站” 每年能利用毗邻的光伏发电设备和系统电力，通过1万kW的制氢装置来制造、储藏和供应最大900吨的氢。此次实证运行的最大课题是，如何利用氢能源运行系统实现氢的制造和储藏与电力系统供需平衡的最佳组合。
社会正向电气化/氢气化转型，车辆的电动化进程也越来越快，氢气是实现低碳社会的有效能量载体。在日本政府的鼓励下，日本车企如丰田、本田等都氢能源汽车的研发中加快了步伐…
丰田Mirai一如其名字一样，是为未来而来的一款划时代新能源车，代表着未来交通工具能源发展的方向。Mirai采用的氢燃料电池（Hydrogen Fuel Cell）是一套将氢气和氧气蕴含的化学能经过电化学反应直接转换为电能的发电装置。
然而氢的制造储存，电堆的寿命和性能阳极材料、质子交换膜、催化剂的材料，系统的耐久和可靠都是难点。也是因为难，Mirai的量产才如此令人佩服。Mirai有两个碳纤维制的氢气瓶，最大容积122.4L，70MPa的存储压力下可以存储5kg氢气。
Mirai的驱动功率大部分直接来自于燃料电池电堆（即是功率跟随），动力系统配备的锂电池用于FCV反应堆电能暂储、制动回收电能储存，更可与FCV反应堆同时为驱动电机供能。Mirai充一次氢气仅需3-5分钟，即可恢复483km续航里程。
阻碍氢燃料电池车发展的最大因素就是“钱”。Mirai在日本售价为723.6万日元（约合人民币44.2万元），除去各种税费减免，用户也需支付498.3万日元（约合人民币30.4万元）才能把Mirai开回家，这个价格能在日本买到皇冠2.0T了；美国售价为57500美元（约合人民币39万元），这个价格能在美国买雷克萨斯RX450h了。
丰田官方发言人透露，最终在2020年，大规模量产后，成本有望降到20万元这个普通家庭能够勉强能够到的价位，但也依然困难重重。加氢站的建设离不开各个国家的基础设施的支持和投资。另外大批量制氢的技术还不理想，成本更是不低。
另外不得不提到的一点，丰田已经宣布将会在全球范围内开放5680项有关氢燃料电池技术的专利，其中包括丰田Mirai的1970项技术，放期限到2020年底为止。丰田开放专利的目的是希望企业界接受丰田的技术标准，形成事实上的统一标准，以降低技术风险。
本田以“制造”、“使用”、“连接”为理念，正致力于开发实现氢气社会的技术。2016年3月发售了FCV“CLARITY FUEL CELL”。为普及燃料电池车，降低成本、建立品质技术以及完善基础设施将是亟待解决的问题。
本田估算下一代汽车削减CO²排放的可能性如下：可再生能源发电产生的电力驱动小型BEV实现CO²零排放； 利用太阳能将水电解为氢气与氧气，驱动FCV “FCX Clarity”实现CO²零排放。本田计划到2030年，将销量的2/3替换为PHEV、HEV、FCV以及BEV等零排放车辆。
作为针对氢气社会的开发理念，以使用氢气、具有终极清洁性能的FCV为中心，将一体式氢气站SHS (Smart Hydrogen Station) 与外部供电逆变器Power Exporter 9000连接使用。本田从1996年起开启基础研究，历经20年，终于完成了FCV Clarity、SHS、Power Exporter 9000等的研发。
1.启动出租车路试
为更多人提供观察FCV、试乘FCV的机会，使人们切身感受到FCV的优势。研究FCV在出租车行业的影响，并反映至今后的开发中。目前在日本国内的投放情况是日野交通 (神奈川县) 1辆、大宫汽车 (埼玉县) 1辆、帝都汽车交通 (东京都) 2辆、仙台出租车 (宫城县) 2辆。
2.氢燃料电池战略路线图
在日本国内，根据政府主导的氢气/燃料电池战略路线图，推进FCV的投放、以及氢气基建的完善。2025-2030年期间，将完善氢气站，并开始自主扩大规模。首先以4个大城市为中心，集中完善氢气站，随后推广至二三线城市、甚至全国。2025年前后，日本政府将重点参与其中，构建普及FCV的社会基础。
| 氢能源汽车发展规划 | |
| 阶段 | 目标 |
| 第一阶段 | 扶持FCV的应用 (2015～2020年前后) 氢气基建：削减氢气站成本、扩大数量 (2015～2020年前后) |
| 第二阶段 | 氢气发电：实证测试 (2015～2030年前后)、正式开展 (2030年～) 大规模氢气供应：利用海外原料制造氢气，运输试验 (2015～2025年前后)、正式开展 (2030年～) |
| 第三阶段 | 无CO2氢气：CCS (Carbon dioxide Capture and Storage，碳捕获与储存)、采用可再生能源的氢气制造试验 (2015～2030年前后)、正式开展 (2040年～) |
丰田燃料电池卡车欲为基础设施发展带来收益
由于加氢站建设成本太高，发展滞后，在加氢站数量有限的情况下，有目的、有节奏的点对点运输是最为合适的选择。因此，日本将氢能源汽车发展方向的思考，转向了为基础设施服务，打造FCV卡车成为优先项。
以目前用户数量来看，很难将氢站视为盈利性事业，仅依靠补助金很难增加数量。而将氢站作为盈利性事业对实现氢气社会至关重要，日本将目光锁定在了7-11便利店。2017年8月，日本丰田汽车公司签订了店铺及物流中节能、减排研究相关的基本协议书，在东京都内的2区域上开始实施。
为此，丰田汽车还专门制造了两辆具备冷藏和冷冻功能的FC卡车，FC卡车的氢气储存量是轿车MIRAI的1.5倍以上，且每天氢的使用量很大。7-11便利店的FC卡车对氢能源的使用量相当于普及30辆MIRAI的效果，无形中增加了氢基础设施的利用次数。
引入氢燃料电池摩托车
2018年12月28日，日本国土交通部宣布，将修改部分规定道路运输车辆安全标准的告示，以引入氢燃料电池摩托车。氢燃料电池摩托车的新标准是：当倒地等情况发生时，氢燃料电池摩托车能防止对氢容器表面造成严重损坏甚至是破裂，要有一定的缓冲性和耐擦性。
另外，在发生碰撞事故产生加速度时，氢容器要求被固定在车辆上，防止氢容器脱离车辆。此外，氢燃料电池摩托车在运行容器安全阀时的氢气释放方向，要求为在车辆正立状态下向垂直向下释放，以使周围的人能够判断氢气排出方向。
当我们放眼一个10年，对于汽车来讲是两个世代更替，而对于人类在能源革命上的探索，不过历史的一瞬。新能源车是个不断在扩充的天量市场，可以容纳下众多的产品。百花齐放，胜过孤注一掷。从目前技术发展和实用化水平看，纯电动汽车虽然性能上不占优势，但是实用性和普及性上是领先于氢燃料电池车的，但今后谁能真正领先新能源汽车领域，还要看最终技术进步和实用化的最终比拼结果。（文：太平洋汽车网 韩蕊）
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