清华大学李建秋：液氢燃料电池重卡产业化，技术突破与规模化路径探索

2025年6月12日，备受全球汽车行业瞩目的第十七届国际汽车动力系统技术年会（TMC 2025）在南通国际会展中心盛大开幕。在同期举行的第四届商用车动力系统低碳节能技术发展论坛上，来自行业、企业的专家共聚一堂，进行了精彩的发言。会上，清华大学教授、中国汽车工程学会会士李建秋发表了以《氢燃料电池重卡大规模产业化的机遇与挑战》为主题的演讲，以下为根据演讲速记整理的主要内容。

一、液氢产业链现状：从航天应用到商用车落地  

液氢技术在我国长期局限于航天发射领域，如文昌发射场的长征五号、七号运载火箭使用液氢液氧推进技术。与国际相比，我国液氢产业仍存在差距：美国液氢球罐容积达1700立方米，液化能力500吨/天，日本技术亦领先于我国；我国现有液化装置规模多为1.5-5吨/天，近年航天101所、中科清能等企业已研发10吨/天装置，BP、AP等企业也在嘉兴布局30吨/天液化项目，液氢生产制备能力逐步提升。  

液氢产业链与天然气液化（如LNG）技术路径相似，储运环节可借鉴艾伦机（Allan cycle）系统。其核心优势包括：  

- 低温低压存储：压力低于12个大气压，安全性优于高压气态储氢；  

- 高密度储能：液氢密度70公斤/立方米，远超30MPa气态储氢（约23公斤/立方米）；  

- 纯度优势：零下253℃液化时杂质凝固，纯度天然达标；  

- 加氢成本低：无需压缩机，液氢加压通过柱塞泵实现，冬奥会1200辆氢车运营中，高压压缩机故障占比高，液氢方案可降低设备成本与维护压力。  

二、液氢重卡技术优势：续航、成本与能源体系衔接  

（一）车辆端核心价值  

1. 长续航与轻量化平衡：液氢储供系统重量与同容积艾伦机罐子相近（如80公斤液氢罐重700-800公斤），但续航里程可达1000公里以上，福田等企业已实现7-8公斤/百公里的氢耗水平。  

2. 加注效率突破：液氢零下253℃蒸发至零下40℃即可实现70MPa快速加注，无需预冷，相比气态氢加注时间缩短50%以上。  

3. 运输成本优化：液氢罐车单车载氢3-4吨，是气氢运输（250-280公斤/车）的10倍以上，物流成本显著降低。  

（二）能源体系协同价值  

若实现离网制氢（光伏/风电直供），液氢制取成本可降至10元/公斤：  

- 液化能耗成本：30吨/天装置下，折旧2.2元/公斤+能源成本1元/公斤，合计约3.2元/公斤；  

- 终端成本测算：绿电制氢+液化+运输+加氢站运营，东部城市末端氢价可控制在20元/公斤，与柴油重卡运营成本（3元/公里）形成竞争力。  

三、技术突破：从实验室到示范运营的关键进展  

（一）燃料电池性能提升  

国内膜电极技术已接近国际水平：  

- 最佳膜电极性能：0.78V电压下实现1A/cm²电流密度，发电效率55%-60%；  

- 高温膜电极突破：120℃高温膜已完成500小时耐久测试，散热需求与柴油机接近，适配重卡工况。  

（二）液氢储供系统标准化  

1. 安全测试体系：参照LNG标准完成10米跌落、冲击振动、火烧等测试，安全性优于气态储氢；  

2. 消氢装置创新：研发催化消氢装置，氢浓度数百ppm时催化效率超90%，解决泄漏安全隐患；  

3. 智能管理系统：通过蒸发率控制与远程监控，实现液氢罐压力自动调节，避免氢气排放浪费。  

（三）整车示范进展  

- 北京冬奥会实践：2022年验证液氢重卡续航1000公里可行性，获世界新能源大会前沿技术第一名；  

- 企业联合开发：与福田合作推进液氢重卡公告申报，2026年将启动干线物流示范线路；  

- 国际对标：长城、陕汽等企业跟进液氢技术，国家能源集团低碳院研发液氢加注泵，性能接近美国尼古拉公司水平。  

四、产业化挑战与未来路径  

（一）现存瓶颈  

1. 标准体系缺失：液氢重卡国标尚未出台，仅存团标与地标，制约规模化生产；  

2. 成本压力：液氢储供系统单罐成本约3万元（批量状态），燃料电池发动机1000元/KW，初期购车成本仍高于柴油车；  

3. 基础设施薄弱：全国加氢站仅40余座（广东、山东为主），液氢加注站不足10座，干线覆盖空白。  

（二）发展建议  

1. 技术路线协同：气氢与液氢并行，300公里以下场景用气氢，500公里以上推广液氢，形成互补；  

2. 政策引导方向：  

   - 将液氢重卡纳入碳积分体系，鼓励绿氢消费；  

   - 支持液氢标准制定，推动《液氢重卡技术规范》等国标的出台；  

3. 产业链联盟构建：5月成立的液氢技术联盟已聚集整车、零部件、能源企业，需进一步强化产学研协同，降低储供系统、燃料电池成本。  

结语  

液氢燃料电池重卡作为干线物流零碳转型的核心技术，正从技术验证期迈向示范推广期。随着膜电极、储供系统等关键部件的成本下降与标准完善，预计2028-2030年将迎来产业化拐点。正如李建秋教授所言：“尽管当前面临瓶颈，但一系列创新方案正在积累，为氢能重卡的腾飞奠定基础。”唯有坚持技术突破与生态构建并举，方能实现商用车从“油动”到“氢动”的战略转型。