氢能源及燃料电池交通解决方案（102页）

什么是燃料电池

广义上来讲，燃料电池是通过化学反应，将燃料及氧化剂中蕴含的化学能转换为电能的装置1。最近，燃料电池这个词几乎被专门用来形容以氢作为燃料的反应堆2。氢气作为汽车燃料已经有很长的历史了。在200年前，氢气就被用在第一代内燃机中作为燃料，与现在内燃机里汽油等燃料工作原理类似 3。但是因为安全性及能量密度较低，氢气作为内燃机燃料并没有表现出优越性 7。然而，在如今的燃料电池技术中，氢气并不直接燃烧，而是和氧气反应转换为电能 4。氢气和氧气的化学反应是非常简单的，可以用如下公式表示：2H2+O2=2H2O 5。在燃料电池中，氢气和氧气分别进入到电池的阳极和阴极（图1）。

电池两极之间通过电解液隔离，一方面可以阻止电池两极的反应物相互接触，一方面为阳极产生的离子提供到达阴极的通道。如图1所示，燃料电池反应原理如下：氢气首先进入燃料电池的氢电极（称为阳极）（步骤1），然后氢气与覆盖在阳极上的催化剂反应，释放电子形成带正电荷的氢离子（步骤2），氢离子穿过电解液到达阴极（步骤3）。然而，电子不能通过电解液，相反，电子流入电路，形成电流，产生电能（步骤4）。在阴极，催化剂使氢离子与空气中的氧结合形成水，水是燃料电池反应中的唯一副产品（步骤5）

燃料电池及燃料电池车发展历史

燃料电池并不是一个新产物，最早的燃料电池可以追溯到1839年，是由威尔士科学家威廉·格罗夫（William Grove)发明出的原型12。然而燃料电池车首次成为焦点是在20世纪70年代—石油危机推动了氢燃料电池在汽车上的应用14。在接下来的几十年，不同国家和地区的科学家为了推动燃料电池车的发展做了不懈的努力14。

在多年的研发投入下，丰田在2014年推出了全球第一辆商业化的燃料电池车。在此之后，燃料电池车在公众眼中不再是一个只存在于实验室中的车型，而是驱动未来汽车变化的主要技术之一。从2014年开始至今，中国、美国、日本及欧洲的一些国家开始着力于推动氢燃料电池技术的发展14。图4列举了关于燃料电池及燃料电池车的发展简史 。通过政府政策鼓励、技术进步及产业参与度提升等多方面的投入，燃料电池的应用已经进入了一个黄金时代。

不同国家及地区的氢燃料及燃料电池发展情况

与大多数先进技术一样，燃料电池技术在初始研发时对政府的政策依赖较高。中国、美国、欧州、日本等国家政府出于不同的原因，都不同程度出台了相关政策及鼓励措施，促进了燃料电池产业的发展，并在燃料电池核心技术研究上进行了大量投资。上述国家对燃料电池的发展制定了补贴政策和中长期战略规划，通过对各国政府政策及产业发展的分析，可以获得各国氢燃料及燃料电池的政策端启示。图5对每个国家的氢燃料相关政策重点进行了概括，我们将在后续的文章中进一步详细讨论。