燃料電池汽車是全球汽車動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方向，被認(rèn)為是未來汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，也是我國(guó)新能源汽車戰(zhàn)略的重要組成部分。作為新能源汽車的一支重要發(fā)展方向，氫燃料電池汽車在近年來越來越頻繁地出現(xiàn)在了廣大群眾的視野當(dāng)中。燃料電池的模組制造仍主要集中于歐美日韓企業(yè)，國(guó)內(nèi)企業(yè)主要涉及材料和相關(guān)裝備。除了豐田、本田、現(xiàn)代這些氫燃料電池汽車領(lǐng)域內(nèi)的先行者之外，國(guó)內(nèi)車企巨頭的燃料電池汽車研發(fā)如火如荼。

在新能源補(bǔ)貼政策退坡的背景下，燃料電池的補(bǔ)貼仍將延續(xù)至2020年。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，2020年，我國(guó)燃料電池汽車示范規(guī)模累計(jì)達(dá)到5000輛，商用車占60%，乘用車占40%，加氫站超過100座。2030年，燃料電池汽車?yán)塾?jì)推廣100萬(wàn)輛，加氫站超過1000座。

相比鋰電燃料電池更環(huán)保

燃料電池因其穩(wěn)定性和無(wú)污染的特質(zhì)，可用于環(huán)保汽車，還可廣泛應(yīng)用到太空、海洋、能源、化工、制造、醫(yī)藥和電子等多種產(chǎn)業(yè)。燃料電池真正實(shí)現(xiàn)高效率和零排放。燃料電池與鋰電池區(qū)別在于，鋰電池是封閉的電化學(xué)系統(tǒng)，其活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，工作時(shí)無(wú)需加入燃料也無(wú)排出廢物，與環(huán)境只有能量交換而沒有物質(zhì)交換。但也正因?yàn)槿绱?，鋰電池的能量密度不可能很高，因此也限制了電池的總?cè)萘?。燃料電池為敞開式的電化學(xué)系統(tǒng)，其本身只是能量轉(zhuǎn)換元件，正、負(fù)極中不包含活性物質(zhì)。電池工作時(shí)，燃料和氧化劑由外部供給，需要加入儲(chǔ)氫燃料且需要排出水，與環(huán)境既有能量的交換，又有物質(zhì)的交換。

相比鋰電池續(xù)航里程更長(zhǎng)

燃料電池的電堆只是電化學(xué)反應(yīng)場(chǎng)所，原則上只要不斷輸入反應(yīng)物，不斷排除反應(yīng)產(chǎn)物，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電，因此系統(tǒng)的能量密度主要取決于儲(chǔ)氫系統(tǒng)的儲(chǔ)存量，它在能量密度上提高的潛力也更大。所以相較于鋰電池，燃料電池是化學(xué)電源的一個(gè)更高的發(fā)展層次。

氫燃料汽車在續(xù)航里程、充電速度與節(jié)能環(huán)保等多個(gè)方面展現(xiàn)出了比純電動(dòng)汽車更加鮮明的優(yōu)勢(shì)。

（概念車Fine-Comfort Ride）

2016年，在底特律車展上奧迪帶來了其最新研究成果——h-tron quattro概念車。這一車型重點(diǎn)展示了研發(fā)中的第五代燃料電池堆，能夠提供最高600km的續(xù)航里程。2017年豐田推出的新一代燃料電池概念車Fine-Comfort Ride，續(xù)航里程達(dá)到1000公里。

扶持政策趨勢(shì)轉(zhuǎn)向FCV

進(jìn)入2018年以來，國(guó)家政策對(duì)純電動(dòng)汽車的適當(dāng)收緊，氫燃料電池汽車在中國(guó)市場(chǎng)獲得的關(guān)注明顯增加。各地區(qū)陸續(xù)出臺(tái)了大量的扶植措施鼓勵(lì)氫燃料電池車的發(fā)展，新能源汽車領(lǐng)域正在從單一路線向多線并進(jìn)的趨勢(shì)轉(zhuǎn)變。

氫燃料電池技術(shù)研發(fā)難度與成本較高。根據(jù)深圳一覽眾咨詢公司研究測(cè)算，燃料電池汽車中的成本部分有71%與其燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)，分別是燃料電池系統(tǒng)（63%）和車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)（8%）。在占半數(shù)以上成本的燃料電池系統(tǒng)中，電極、電極板、電解質(zhì)膜和反應(yīng)催化劑都是至關(guān)重要的核心部件。近年來,燃料電池技術(shù)已逐漸成熟，成本也逐漸在下降。而燃料電池系統(tǒng)成本不斷降低的趨勢(shì)將會(huì)極大地促進(jìn)燃料電池汽車的商業(yè)化。

燃料電池汽車成本構(gòu)成

激光焊接工藝降本增效

在燃料電池中有很多激光焊接能應(yīng)用的地方，如雙極板、連接裝置、燃料處理器、熱交換器。通常一個(gè)燃料電池單元所產(chǎn)生的電量不足1伏特，因此在應(yīng)用時(shí)，將許多燃料電池單元并排地疊加以便得到足夠的電伏。因此，通常一個(gè)燃料電池是由許多層薄板構(gòu)件（通常為薄不銹鋼片）組成，不銹鋼片必須被焊接在一起組成燃料電池堆。

在燃料電池的制造過程中，優(yōu)化焊接工藝是降低燃料電池生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。板構(gòu)件的焊接是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)的工藝，組成燃料電池堆的每一片薄板構(gòu)件需要約1米長(zhǎng)的焊接，一輛生態(tài)汽車所需的燃料電池的總焊接長(zhǎng)度可達(dá)400米，激光精密焊接能使得燃料電池單元的功能得到最大的發(fā)揮，同時(shí)使得單獨(dú)的薄板構(gòu)件的變形降到最小，從而使得整個(gè)燃料電池堆由于焊接所引發(fā)的變形得到有效的控制。

在燃料電池的焊接過程中，完全密封焊接是基本的要求，焊接部分與同母材一致性至關(guān)重要，質(zhì)量低的焊接往往嚴(yán)重影響燃料電池的工作性能和使用壽命，甚至導(dǎo)致氫或其它液體的泄漏，先進(jìn)激光加工方式能有效解決上述問題。一些激光裝備企業(yè)為燃料電池的生產(chǎn)商提供了“綠色制造” 技術(shù)，為燃料電池的生產(chǎn)商提供了高效率，高質(zhì)量，低成本的解決方案。在燃料電池從解決能源問題到商業(yè)應(yīng)用的道路上，先進(jìn)激光技術(shù)將發(fā)揮舉足輕重的作用。

后記：電動(dòng)化已經(jīng)成為了汽車行業(yè)不可逆的一大趨勢(shì)。傳統(tǒng)燃油汽車逐漸衰退，被替代只是時(shí)間的問題。得益于國(guó)家改革和社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)，新能源汽車動(dòng)力電池行業(yè)取得了快速發(fā)展，許多激光企業(yè)也在積極助力新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。也許你會(huì)質(zhì)疑，如今鋰電才是弄潮兒，燃料電池離商業(yè)化還遠(yuǎn)。不過我還是堅(jiān)信，燃料電池不論是技術(shù)還是資本都將很快追逐鋰電池發(fā)展的腳步快速前進(jìn)或趕超，畢竟燃料電池才是汽車未來發(fā)展的終極目標(biāo)。

高瞻遠(yuǎn)矚的企業(yè)家們，提前埋伏在下一個(gè)風(fēng)口是決戰(zhàn)沙場(chǎng)的制勝之道。而激光作為一種先進(jìn)制造工具也從來都不曾缺席。