只要保证物质供应的持续性，就可保证能量输出的连续性，从这一来看燃料电池是开放的发电装置。燃料电池存在不同类型，按照工作温度可分为高（500?C以上）、中（100?C -300?C）、低（100?C以下）三类，按照燃料来源，分为直接式燃料电池（燃料直接使用氢气），间接式燃料电池（提供其它烃类化合物转化为氢或富含氢的混合气后再供给）、再生燃料电池（燃料电池产生水再分解发电）等。目前主要按照电解质进行分类，正在开发以下5类商用燃料电池，其主要特征比较如表5所示，其中以质子交换膜燃料电池为最有前途的汽车动力源。 表5 主要燃料电池特征比较
电池类型 碱性燃料电池 磷酸燃料电池
工作温度（?C） 80 200
典型电解质 KOH-H2O H3PO4
优点
启动快；室温常压下工作
对CO2不敏感
缺点
需要以纯氧为氧化剂；成本高
对CO敏感；工作温度高；低于峰值功率输出时性能下降 工作温度高
效率（%） 70 40
固体氧化物燃料电池 熔融碳酸盐燃料电池 质子交换膜燃料电池
1000 ZrO2-Y2O3
650 Na2CO2
80-100 全氟磺酸膜
可以用空气作氧化剂；可用天然气或甲烷作燃料
可以用空气作氧化剂；可用天然气或甲烷作燃料
寿命长；可以用空气作氧化剂；工作温度低；启动迅速
〉60
工作温度高 〉60
对CO敏感；反应物需要加湿；成本高
〉60
据课题组调查统计得，国内著名燃料电池企业武汉理工新能源公司、江苏华源氢能公司、北京金能燃料电池公司、北京飞驰绿能电源公司、上海攀业氢能源科技公司分别仅公开相关专利1件、3件、5件、9件、10件。上市公司如佛山塑料集团股份有限公司、上海同济科技实业股份有限公司分别公开相关专利仅14件、20件。香港上市的山东东岳集团虽然突破了国外技术壁垒，在核心技术上取得了重大突破，但是公开的相关专利也很少。在燃料电池领域，我国仅有少数企业公开的专利接近或者超过100件。例如，辽宁新源动力公司、上海燃料电池汽车动力系统公司、上海神力科技公司公开的相关专利分别为91件、97件、310件。
? 辅助能源系统
辅助电池及其管理系统是混合型燃料电池汽车动力系统中的重要组成部分，在汽车起动、加速、爬坡等工况下，需要驱动功率大于燃料电池可以提供的功率时，释放存储的电能，从而降低燃料电池的峰值功率需求，使燃料电池工作在一个稳定的工况下，而在汽车怠速、低速或减速等工况下，燃料电池功率大于驱动功率时，存储动力系统富余的能量，或在回馈制动时，吸收存储制动能量，从而提高整个动力系统的能量效率。目前应用于电动汽车的动力电池主要有如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等（见表6）。为解决燃料电池商业化问题，一方面需进一步完善电池，另一方面，从使用的角度，需优化电池管理系统，优化电池使用，充分发挥现有电池的性能，并提高寿命。 表6 各种电池性能比较
商业化时间 能量密度 功率密度
铅酸电池 1890年 差 中
镍镉电池 1956年 中 良
镍氢电池 1990年 良 良
锂离子电池 1992年 优 优
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使用寿命 经济性 环保性
技术成熟度 优点
缺点
差 优 差 优
技术成熟，价格低，安全性好
不可快速充电，能量密度低，寿命短，污染环境
良 优 差 优
可快速充电，价格低，循环寿命长
能力密度低，污染环境
中 良 良 良
可快速充电，高功率放电，循环寿命长 高温下性能差，充放电效率差
良 中 良 中
能密度高，循环寿命长，环保性好 价格高，安全性未完全了解决，高功率放电性能差
? 驱动电机及控制系统
驱动电机及控制系统是燃料电池汽车的心脏，它的功能是使电能转变为机械能，并通过传统系统将能量传递到车轮驱动车辆行驶。其基本构成为电机和控制器，电机由控制器控制，是一个将电能转变为机械能的装置，控制器的作用是将动力源的电能转变为适合于电机运行的另一种形式的电能，所以控制器本质上是一个电能变换控制装置。目前燃料电池汽车驱动系统主要考虑以下问题：（1）感应电机的效率优化控制；（2）提高电驱动系统的鲁棒稳定性；（3）无传感器化。
2.1.3 新能源汽车产业链
从全球范围来看，混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车已初步形成了产业链，整车制造企业与关键零部件的电池厂商合作广泛（如图9所示）。三类新能源汽车的产业链包括上游资源、核心零部件、整车、使用配套与设备四部分（图10）。
图9 汽车厂商与电池厂商协作状况
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图 10 新能源汽车产业链示意图
（1）混合动力汽车产业链分析
整个混合动力汽车行业产业链大致分为 3个部分，即金属原材料（电池材料）、汽车用动力电池、混合动力汽车企业。
? 上游原材料
碳酸锂是生产二次锂盐和金属锂的基础材料，广泛应用于电池、玻璃、陶瓷、铝制品、润滑剂、制冷剂及光电等新兴应用领域。从碳酸锂的下游分布来看，电池行业的需求大致占 25%左右。碳酸锂行业具有极高的资源门槛，因此全球的产能高度集中。目前世界上主要的碳酸锂厂商主要有 3 家，智利的 SMQ，产量 2.8 万吨，德国的 Chemetall 和美国的 FMC 产量分别为 2 万吨，合计 7.8 万吨，占据全球产量的 90%以上。而国内来看，目前上市公司中的中信国安和西藏矿业 2008 年合计产量不超过 4000 吨。
? 关键零部件
电池及电池材料生产：目前磷酸铁锂电池材料的主要竞争厂商来自于美国的valence、A123和天津的斯特兰。天津斯特兰公司目前拥有年产 500 吨磷酸铁锂的生产能力，并计划扩产到 2000 吨。
? 整车制造
混合动力汽车的关键技术在于车载动力蓄电池，车载动力蓄电池的成本占到全部成本的 30-50%，比亚迪是同时具备车载电力蓄电池与整车生产能力的企业。
（2）纯电动汽车产业链分析（图11） ? 上游原材料
国内锂电池材料（正极）供应商主要有北京当升、中信国安、湖南衫衫、湖南瑞祥、北大先行，无锡博节能、沈阳北泰集团、西安荣华、美特、钨业、博杰、深圳振华、河南思维、重庆普瑞格斯、天骄、恒力电源、新乡创佳、浙江黄岩江口、冀州远新、盐光科技、青岛乾运高科、广州洪森、深圳源源、余姚金和、烟台卓能、西安铁虎能源新材料有限公司、新乡华鑫能源材料股份有限公司。国内锂电池材料（负极）供应商主要有杉杉、BTR、长沙海容、汕头诚翔、湖南辉宇、青岛大华、远东、弘光、红顶、金卡本、瑞富特、华容、斯诺、湖南星光、余姚宏远、北京创亚、佛山三高。国内锂电池材料（电解液）供应商主要有张家港国泰华荣化工新材料有限公司、东莞市杉杉电池材料有限公司、深圳宙邦化工有限公司、广州天赐高新材料股份公司、汕头金光高科有限公司、北京创亚恒业新
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材料科技有限公司、北京化学试剂厂、天津金牛电源材料有限责任公司、福禄（苏州）新型材料有限公司（Ferro 美资企业） 、河北香河昆仑、上海图尔实业、珠海赛维等。
? 关键零部件
锂离子动力电池厂商主要有深圳比亚迪，天空能源（洛阳），苏州星恒，深圳雷天，河南环宇，青岛澳柯玛，武汉力兴，天津力神，北京盟固利，TCL 金能，北京中润恒动，浙江兴海，山西光宇，天津航力源，苏州迪耐特，双一力（天津）新能源，深圳兴科特，江西美亚能源，天津蓝天双环，湖南海星高科，深圳德朗能电池等。
? 整车制造
纯电动汽车制造厂商主要包括福田、一汽、江淮、吉利、大众、长城、上汽、北汽、天津清源、奇瑞、比亚迪、众泰、双环、江苏益茂等。
图11 纯电动汽车产业链详解
（3）燃料电池汽车产业链（图12） ? 上游原材料
目前我国燃料电池行业缺少成型的上游产业链，大部分关键材料和零部件都依赖进口，具体说来，在燃料电池即电堆方面，主要就有质子交换膜、催化剂、碳扩散层材料和双极板等等。比如隔膜，很多企业就需要向美国的杜邦公司购买。而国内的贵研铂业则主要提供金属材料铂。
? 关键零部件
上海神力科技有限公司、上海中科同力化工材料有限公司、大连新源动力股份有限公司、上汽是国内主要的燃料电池生产企业；另外，春兰清洁能源研究院是国内主要的新能源动力电池及管理系统供应商。其他关键零部件则包括空气压缩机、高效散热器、特种阀件以及高压储氢罐等。
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图12 燃料电池汽车产业链示意图
? 整车制造
在燃料电池汽车及加氢基础设施领域有了良好的起步：上汽、一汽、奇瑞、长安等整车厂与同济大学、清华大学、上燃动力、新源动力、神力科技等产学研联合，形成了具有自主知识产权的燃料电池乘用车和商用车动力系统技术平台，分别开发出相应的燃料电池汽车产品投入实际示范运行考核。其中，在2015年，上汽争取做到1000辆左右的规模化量产。主要燃料电池汽车厂商及车型特点如表7所示。 表7 我国主要燃料电池汽车厂商及其产品
汽车厂商
合作单位
客车
北汽福田
清华大学
2001，欧V燃料电池客车 2008，混合动力型燃料电池公共汽车 /
轿车
2001，燃料电池出租车
车型及特点
技术优势
全承载车身技术、CAN总线技术、底盘控制技术，氢气瓶置顶增强安全性，混合动力配置增强续航力
上汽集团
上海燃料电池动力系统有限公司、 同济大学
2003，搭载“超越”系列燃料电池的桑塔纳、东方之子轿车和搭载新一代燃料电池的上海牌、荣威、帕萨特、东
方之子轿车 2005，“楚天一号” 燃
料电池轿车
燃料电池最佳效率控制、动力蓄电
池恒SOC管理、最高车速150km/h、百公里加速时间15.7秒、百公里氢能消耗为1.139kg，回馈能量最大限度利用控制、辅助
系统最小功耗控制 燃料电池发动机单堆设计（体积接近传统发动机）、车辆控制系统采用光纤作为车上通信网络信息传输
媒介 没有发动机而通过电机来驱动汽车
东风汽车公
司 武汉理工大学
长安 / / 2008，志翔氢燃料轿车
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