1 概述
隨著世界汽車工業的不斷發展壯大，汽車工業在世界經濟發展中的地位越來越突出，汽車工業已成為現代經濟支柱產業之一，并對世界經濟的發展和社會的進步產生巨大的作用和深遠的影響。
燃料電池發電是繼水力、火力和核能發電等之后的新一代發電技術。它是一種不經過燃燒直接以電化學反應方式將燃料和氧化劑的化學能轉變為電能的高效連續發電裝置。因這種裝置的基本原理是原電池反應而不涉及到燃燒，因此其能量轉換效率不受“卡諾循環”的限制，理論效率可達90% ,實際使用效率則是普通內燃機的2 ～3 倍。另外,它還具有燃料多樣性、噪音低、對環境污染小、可靠性與維修性好等優點。燃料電池作為新一代汽車動力源，已被世界各大工業國視為戰略產品。
氫被稱為“21世紀的能源”，是今后世界、也是我國解決面臨的能源危機的一條重要途徑。科學家和社會學家預言，下一次工業革命將從氫能源開始，現在全世界的科學家都在積極尋求一種既清潔又無污染的能源，氫是科學家們看好的最理想的燃料。隨著以氫為主要燃料的燃料電池技術和產品不斷發展，并逐步進入推廣和應用階段。世界各主要國家都已認識到氫燃料電池技術潛在的巨大市場,紛紛斥巨資進行技術開發，擴大應用領域，氫燃料電池技術將給人類社會的建設和發展帶來積極影響。
中國對發展燃料電池汽車產業高度重視，已出臺了一系列計劃和政策。科技部已將燃料電池汽車列入“十五”期間的“863”關鍵高科技攻關項目之一。研發燃料電池汽車，用高新技術改造傳統汽車工業，實現我國汽車工業的跨越發展，目前已面臨著極佳的機遇。
2 國內外研究現狀
2.1 國外發展狀況
20世紀90年代以來，燃料電池技術在全球的開發活動異常活躍。以日本、美國和歐盟為代表的主要國家和地區，特別是豐田、寶馬、通用、本田、大眾等主要汽車廠商根據本國和公司的實際情況，先后采取了不同的
當前，世界20多個國家的1 000多家公司和機構正投入巨資加緊進行燃料電池技術和產品的研究與商業化工作。截至2005年12月，已有14500多個燃料電池系統安裝在世界各地，分布于不同的應用領域。圖1 為《Fuel Cell Today》網絡雜志2005年底對全球燃料電池安裝數量所做的一個調查結果。圖2為2005年不同技術類型的燃料電池安裝數量比例餅圖。
日本在混合動力汽車方面技術最為先進；美國將新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" title="新能源汽車">新能源汽車" 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title="新能源汽車">新能源汽車研發重點放在氫能和燃料電池汽車，同時大力推動生物燃料汽車的產業化。美國加州已頒布的汽車排放法規要求在2003年加州出售的所有汽車中，零排放車的數量必須占到10%;歐洲在混合動力、純電動汽車、氫能和燃料電池汽車方面都有設計，在產業化領域也大力推廣生物燃料汽車；巴西在生物燃料汽車應用方面處于世界領先水平，是目前最大的乙醇汽油和生物柴油汽車應用國家之一；挪威和加拿大積極發展氫能源,提出了建設“氫高速公路”計劃，并已經取得了重要進展。
按現在的發展速度看，燃料電池電動汽車批量生產階段越來越近，本世紀可提前實現燃料電池汽車商業化。預計到2010 年，燃料電池在價格上將具備與內燃機競爭的能力。屆時美國市場上以燃料電池為動力的機動車將占美國汽車市場4%的份額,日本和西歐燃料電池汽車將分別占市場份額的15%和17%。到2020 年，燃料電池汽車將占世界汽車市場的25 %。
2.2 國內發展狀況
我國新能源汽車總體上起步較晚，與世界先進水平存在較大差距，但在部分領域也處于較為先進的水平。目前我國在混合動力、氫能和燃料電池汽車方面遠遠落后于世界先進水平，沒有在關鍵技術研發領域取得重要突破。在純電動汽車和二甲醚汽車方面，我國已經成功研發一系列轎車和客車產品，并進行了示范運行和產業化發展嘗試，步入了國際領先行列。
我國在產業政策制定方面起步也較晚，從2001年起，為維護我國能源安全，改善大氣環境，提高加入WTO后我國汽車工業的競爭力，經過多方論證和廣泛征求意見，中國科技部在“十五”國家863計劃中啟動了國家、地方和企業配套資金合計約16億元人民幣的電動汽車重大科技專項。盡管從目前來看中國產業政策的績效尚難以評估，但是與美國、歐盟和日本等發達國家的產業政策相比較，我國新能源汽車產業政策仍存在很大的改進空間。
3 新能源汽車技術
隨著石油資源逐漸短缺，扭轉目前以石油為主的能源利用格局，實現能源多樣化成為未來汽車工業發展的趨勢。世界各國政府已清醒地認識到這一點，紛紛撥款用于技術開發，并制定了相應的產業計劃。各大汽車公司和相關企業、科研機構都加大了研發投入，加緊研究開發，并紛紛推出了一些具有先進技術的代表車型，其中涉及燃料電池電動汽車混合動力電動汽車以及其他生物能源汽車。尤其是自2004年年初，原油價格的一路狂飆使成品油價格隨之上漲，很多汽車行業專家紛紛表示，高油價正在為更環保、更省油的新能源汽車帶來一個千載難逢的發展契機，世界汽車工業有望從此加速擺脫對石油的依賴和對環境造成的嚴重污染，從而進入一個清潔能源時代。
3.1 燃料電池汽車
燃料電池是一種直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學能高效( 50% ～80% ) 、環境友好地轉化為電能的發電裝置。燃料電池具有其他能量發生裝置不可比擬的優越性：能量轉換效率高；高可靠性;良好的環境效益。
燃料電池汽車所使用的燃料包括氫、甲醇、汽油和柴油。通用汽車公司已研制成功使用液氫燃料電池產生動力的零排放概念車“氫動一號”，該車加速快、操作靈活，從0 ～100 km 加速僅16 秒,最高時速可達140 km，續馳里程400 km。空氣產品公司、普拉克斯公司作為領先的液氫供應商，其供氫站已經可為氫燃料電池汽車供應24 ～34 Mpa的液氫。由于氫燃料電池具有零排放等其他燃料不具備的優點，目前研究的重點主要是氫燃料電池。
與傳統內燃機汽車和混合動力汽車相比，燃料電池汽車具有無污染、“零排放”、高能量效率、低噪音、良好的動力及操控系統等優點。
3.2 混合動力汽車
經過10多年的發展，混合動力系統已從原來發動機與電機離散結構向發動機電機和變速箱一體化結構發展，即集成化混合動力總成系統。混合動力汽車是傳統內燃機汽車與電動汽車相結合的產物，它繼承了電動汽車低排放的優點，又發揮了石油燃料高的比能量和比功率的優點，顯著改善了傳統內燃機汽車的排放和燃油經濟性，增加了電動汽車的續駛里程，在由內燃機汽車向電動汽車的轉變過程中扮演著重要的角色。
電池是混合動力汽車的關鍵部件之一。目前HEV電池的主流產品是鎳氫電池，主要的生產廠商是日本三洋和松下公司，美國的生產廠商Eobasys,Johnson Control SAFT等公司也先后加入到鎳氫電池的研發和銷售。鎳氫電池具有高能量、高功率、長壽命、較好的高低溫性能、比較容易進行串并聯組合等特點，目前大部分商業化的HEV基本都是采用鎳氫電池。鋰電池目前尚處于研究改進和使用階段，其主要優勢在于具有較高的比能量，可以使電池做得更小、更輕；具有較好的充放電效率和低的自放電率，可以提高電池的能量效率，具有較大的潛在降價空間。
3.3 其他能源汽車
使用醇類作為能源的汽車主要是乙醇汽車，乙醇汽車使用的燃料是乙醇汽油。乙醇汽油是一種由糧食及各種植物纖維加工而成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配的替代能源。乙醇汽油可有效地改善油品的性能和質量，降低一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物等主要污染物的排放，而且它對機動車的行駛性能也沒有影響。
戴姆勒克萊斯勒公司推出的NECAR 5 汽車堪稱是燃料電池技術的里程碑。這種燃料電池動力汽車在美國已完成了4831 km行車試驗。NECAR 5是戴姆勒- 克萊斯勒公司開發的第5代燃料電池汽車，由Ballard 燃料電池驅動系統帶動，該系統包括車載甲醇轉化器，轉化器從液體甲醇抽取氫氣驅動燃料電池。在穿越美國的行車試驗中，汽車每行駛48311 km，用克萊斯勒分配器配給的甲醇補加一次燃料。
生物柴油是指利用植物油和動物脂肪等可再生的資源與甲醇的進行酷交換而形成的長鏈脂肪酸甲脂混合物，是一種可以部分替代石油柴油的新型液體燃料。目前使用的“清潔柴油”是生物柴油與普通(石油) 柴油不同比例的混合燃料。生物柴油作為汽車燃料具有可再生性、環境友好性和優良的可替代性等突出優勢。
4 汽車新能源發展戰略
4.1 國內外新能源汽車產業政策
從技術上來看，新能源汽車中許多類型已經成熟，完全可以進行大規模生產。但新能源汽車產業化的最大難題通常是成本，由于傳統汽車經過長期發展，具有顯著的規模經濟和相關產業鏈支持，而新能源汽車在其發展初期面臨著規模較小、上下游產業鏈不完整等因素，導致新能源汽車的成本通常都顯著高于傳統汽車。
美國于1975年出臺《能源政策和節能法令》;1990年美國通過了《空氣清潔法案》；1992年美國制定了《美國國家能源政策法案》；2005年美國國會對《美國國家能源政策法案》進行了修訂；2007年美國國會相繼通過了兩項重要法案，即《2007能源促進和投資法案》和《2007 可再生燃料、消費者保護和能源效率法案》。除法律文件外，美國還制定了各種法規和標準來促進法律的執行。
日本經濟產業省和資源能源廳于2006年5 月制定了“新國家能源戰略”。該戰略提出的主要目標之一是“到2030年，將目前近50%的石油依賴度進一步降低到40% ”，具體要實現能源效率比現在提高30%，將運輸部門的石油依賴度降低到80%等目標。
歐盟從1991年起開始調整能源政策，強調節約能源和使用可再生能源，先后于1993 年和1998年出臺能源計劃，1995 年發表了《歐盟能源政策綠皮書》。1997年公布了《歐盟未來能源：可再生能源白皮書》。2001年，歐盟出臺“發展可再生能源指令”。歐盟委員會于2007 年1 月公布了“新歐洲能源政策”。
中國在新能源汽車的研究開發和應用方面，早在“八五”期間就組織實施了國家電動汽車關鍵技術攻關項目，“九五”期間又進行了示范運營嘗試。1999年4月正式啟動國家清潔汽車行動項目，重點開展燃油汽車清潔化，燃氣汽車關鍵技術攻關及產業化，并確定了12個清潔汽車示范城市。
2007年3月，國家發改委公布《新能源汽車生產準入管理規則》，該規則對新能源汽車作出概念界定：所謂新能源汽車是指混合動力電動汽車、純電動汽車、燃料電池電動汽車和其他新能源汽車。
2007年12月18日，國家發改委發布《產業結構調整指導目錄》，新能源汽車正式進入發改委的鼓勵產業目錄。
2008年1月，科技部與國家發改委研究制定了《可再生能源與新能源國際科技合作計劃》，其指導思想是：在吸引國外先進技術向中國轉移的同時推動中國的先進技術走出去，加強與發展中國家的科技合作；制定可再生能源與新能源國際交流與合作技術指南，參與國際可再生能源與新能源技術標準規范的制定；促進可再生能源與新能源技術的引進、消化、吸收和再創新，與國外聯合建立先進技術應用示范項目等。
4.2 汽車新能源發展戰略
按照國家863節能與新能源汽車重大項目和科技部新能源汽車產業化的相關規劃，未來我國新能源汽車發展的重點是先進內燃機和混合動力汽車、純電動汽車和燃氣與燃料電池汽車。目前天然氣汽車、生物燃料汽車和純電動汽車已部分進入產業化領域，下一步的技術研發將圍繞混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車展開，其中混合動力汽車和燃料電池汽車則是重中之重。按照規劃，混合動力汽車將是短期和中期新能源汽車發展的主導力量，燃料電池汽車則是長期發展的重點。
我國新能源汽車技術的發展狀況與國際水平相比，存在一定的優勢和劣勢。目前我國在二甲醚汽車技術方面處于世界領先地位，純電動汽車也達到了世界先進水平，不過在太陽能、風能、核能等發電技術上我國還存在一定的差距。天然氣汽車、生物燃料汽車與世界先進水平相比存在一定差距，但差距很小。油電混合動力的技術水平相對落后，但目前正被迅速縮小，隨著國家863計劃的實施和企業投入的增加，我國在油電混合動力汽車技術方面正迅速接近世界先進水平。插電式混合動力、氫燃料電池和氫動力汽車技術方面與世界先進水平差距明顯，目前尚未在關鍵技術上取得重要突破。
從我國的發電結構來看，純電動汽車所需要的電能在短期內仍然主要由煤炭、水電轉化而來，二者之和所占的比重超過90% ，在成本上煤炭、水電相比其他發電方式仍然具有較為明顯的成本優勢,因此短期內我國純電動汽車所需要的能源主要仍由煤電和水電來提供，核電可以作為煤電和水電的補充。
由于生物質能源的缺乏，我國在生物燃料方面應當積極拓展多元化的非糧食原料生物燃料，發展的區域也主要集中在自然生物質能源相對豐富的省市，如云南、廣西等。通過煤炭制取二甲醚在技術上已經相對成熟，可以成為替代燃料的補充，但應當注意控制制取過程中的污染問題。
從短期來看，液化天然氣可成為短期發展目標。因為液化天然氣有助于解決汽車尾氣的嚴重污染問題，并且有助于解決目前的石油緊張問題。我國的天然氣儲量較石油豐富，而且天然氣的探明儲量在不斷增加。此外，使用液化天然氣不受天然氣管網限制，可充分利用世界天然氣資源，這對于我國的能源安全有利；但是，天然氣資源是不可再生資源，長期過量開發與使用將會導致與石油資源一樣的命運。
從中期來看，混合動力和純電動將成為主要的新能源汽車技術。插電式混合動力在改進型混合動力的基礎上。主要使用電動模式，與純電動汽車一樣需要清潔的電能。
從長期來看，氫能源汽車開發，涉及許多技術領域。發展氫經濟對確保中國能源安全、實現真正可持續發展的交通體系也有著至關重要的作用。
中國汽車行業不必像發達國家那樣經歷石油燃料時代發展的全過程，而正處在大力發展未來能源的黃金時機，并將在推動全球氫經濟發展的進程中占據特殊地位。
在電能獲得方面，由于這一階段利用清潔一次能源如核能、太陽能、風能和潮汐能等發電的技術將會逐步成熟，因此能源發展的中心仍然是大規模推廣利用核能、太陽能、風能和潮汐能等清潔一次能源來發電。
從我國的實際情況來看，政府對國內能源廠商和汽車廠商具有較高的影響力和控制力，在政府主導下發展多種主體共同參與的新能源汽車產業化發展戰略聯盟能夠有效降低各方面臨的市場風險，對新能源汽車產業化發展將起到非常重要的作用。
5 結論
本文從整個產業技術體系的發展戰略角度出發，分析國內外研究現狀和現有的汽車各種替代能源的優缺點，提出實施汽車新能源的發展戰略。本研究方向對我國實現產業技術的跨越發展具有十分重要的現實意義。