GCNR研报 | 2025日本NEDO燃料电池技术开发路线图解读（下）
五、燃料电池生产技术路线图
图表5描绘了从当前到2040年FCV（燃料电池汽车）和HDV（重型车辆）燃料电池生产技术的关键发展目标，包括市场规模的逐步扩大、生产能力的提升、生产速度的加快以及成本降低的路径。随着技术的不断进步，预计到2040年，FCV和HDV将在全球范围内实现大规模应用，为交通领域的碳中和目标做出重大贡献。
1. 当前与2025年目标
市场目标：燃料电池汽车仍在市场初期导入阶段。燃料电池HDV主要应用于日本国内的试验运行，FCV主要集中在日本国内市场销售，预计每年销售7,500台。
生产能力目标：目前，燃料电池汽车年生产能力为3万台，到2030年前要达到7万台（FCV+HDV）。每条生产线HDV与FCV两项合计产能每月约2,500台，到2030年前要提高到每月6,000台。
生产线：生产线逐步扩大到3条。
生产速度：单件流生产工艺的生产时间为1.3秒/个，全自动生产工艺为6m/分。
成本降低：目标是实现100%的成本降低，包括材料和生产成本。
2. 2030年目标
市场目标：燃料电池HDV的市场发展进入导入阶段，日本计划通过补贴支持，扩大市场规模，在欧洲市场预计销售约10万辆燃料电池卡车，在日本国内市场销售约80万辆燃料电池汽车（FCV）。
生产能力目标：燃料电池汽车年生产能力从7万台增至21万台。
生产线：生产线扩大到3条，每条生产线每月生产约6,000台，生产规模进一步提升。
生产速度：单件流生产工艺的生产时间降至0.5秒/个，全自动生产工艺为15m/分。
成本降低：力争将生产和材料成本降低70%以上，FCV的成本目标0.6万日元/kW（含系统），HDV的成本目标1.35万日元/kW（含系统）。
3. 2035年目标
市场目标：燃料电池HDV进入正式普及阶段。FCV燃料电池汽车市场进一步扩展，预计日本国内市场销售约200万辆燃料电池汽车。
生产能力目标：HDV与FCV生产规模持续增长，年产量目标达到32万台。
生产线：生产线扩大到4条，每条生产线每月生产能力为7,000台，提升全自动生产工艺的规模和效率。
生产速度：单件流生产工艺的生产时间降至0.4秒/个，全自动生产工艺为19m/分。
成本降低：力争将生产和材料成本降低72%以上，进一步提高燃料电池系统的竞争力。
4. 2040年目标
市场目标：燃料电池HDV预计全球市场销售1,500万台。FCV销售300万至600万台。
生产能力目标：HDV与FCV年产量预计达到50-120万台，生产能力实现跨越式增长。
生产线：多条生产线将同时并行运作，每条生产线每月生产能力10,000台，逐步提升生产效率。
生产速度：单件流生产工艺的生产时间降至0.33秒/个，全自动生产工艺为25m/分。
成本降低：力争将生产和材料成本降低74%以上，并实现成本效益优化。
图表5：燃料电池生产技术指标
六、燃料电池储氢系统技术路线图
图表6展示了燃料电池（FCV和HDV）储氢系统的技术发展路线图，涵盖了从2025年到2040年各阶段的目标，具体包括储氢的质量密度和体积密度、储氢成本、储氢系统材料、液氢密度等关键参数。
该图表概述了氢气储存系统在未来20年内的关键技术目标，包括提升氢气储存密度、优化储氢材料、降低储氢成本，以及提升储氢系统的耐久性和强度。通过技术的不断进步，氢气储存系统将成为支持未来燃料电池汽车广泛应用的核心技术之一。
图表中的数据展示了氢气储存技术的长期发展目标，包括不断提高氢气储存密度、降低成本、增强储氢材料的强度和耐久性，以及确保储氢系统的高效与稳定。这些目标的实现将为燃料电池汽车的广泛普及奠定技术基础，推动氢能在交通和能源领域的全面应用。
1. 2025年目标
高压气氢：质量储氢密度为6wt%，体积储氢密度为25g-H₂/L，储氢成本为14万日元/kg-H₂。储氢系统的材料标准包括较轻的碳纤维增强塑料（CFRP）以及高强度的碳素材料，确保安全性与耐久性。
液氢：目标为密度大于70kg，确保高能量密度的储氢。
储氢系统目标：目前储氢可使用2天。提供适合高效储氢的低成本氢气储存系统。寻求液氢储氢密度的提高，以满足未来燃料电池车辆的需求。
2. 2030年目标
高压气氢：通过提高储氢密度、优化材料和设计，提升储氢系统的整体效率，质量储氢密度目标为10wt%，体积储氢密度目标为28g-H₂/L，储氢成本降至4万日元/kg-H₂。储氢罐质量密度目标为15wt%。储氢系统的材料要求也进一步提高，特别是对碳纤维增强塑料和碳素材料的强度要求大幅增加，碳纤维抗拉强度目标为5,900MPa。
气体渗透性：降低氢气的渗透率，目标值为0.15×10⁻¹⁰cm³·cm²/sec·cmHg@55°C，80.5MPa。
3. 2035年目标
高压气氢：继续提升氢气的储存密度，储氢罐质量密度目标为35wt%。
气体渗透性：降低至0.01×10⁻¹⁰ cm³·cm²/sec·cmHg@55°C，80.5MPa。
液氢：质量密度目标为20-30wt%，体积密度目标为35g-H₂/L。
储存时间：确保储氢系统至少满足使用5天的需求。
4. 2040年目标
高压气氢：质量储氢密度15wt%，体积储氢密度29g-H₂/L，储氢成本降至2万日元/kg-H₂。进一步提升储氢罐系统的抗拉强度，目标为7,100MPa。
液氢：持续提高氢气的质量和体积密度，目标达到30-40wt%，体积密度目标为40g-H₂/L。
储存时间：储氢系统的稳定性和安全性进一步提升，确保储氢系统能满足7天以上的使用需求，满足未来商用车辆的需求。
图表6：燃料电池储氢系统性能指标
七、燃料电池数智化技术（DX）路线图
图表7展示了FCV（燃料电池汽车）和HDV（重型车辆）燃料电池技术开发与数智化技术（DX）结合的路线图，重点强调自动化、数据分析及优化过程的加速应用。在燃料电池和氢能技术的研究开发过程中，随着DX（数字化转型）技术的推动，路线图采取了数据基础、数据平台、自动化实验、自动化自律实验的基本框架，并列出了涉及的核心技术，包括材料信息学（MI）、过程集成（PI）、建模和实验研究（MEI）、计算技术和模型技术，以及自然语言处理等技术。这些技术的应用被结合进了路线图中，以便实现燃料电池和氢能技术的高效开发。利用DX技术的增强研发能力（包括时间缩短和效率提高）的具体目标如下：
MI (Material Informatics)：
目标：通过自动化实验，提高材料探索的速度，预计能够达到原本速度的20至100倍。通过智能化的实验设计和数据反馈，显著提高新材料的研发效率。
PI (Process Integration)：
目标：优化过程条件的最优参数，以提高燃料电池系统的性能和生产效率。优化范围为20至100倍，通过调整生产工艺和条件来最大化系统的效率和稳定性。
MEI (Modeling and Experimental Investigation)：
目标：通过提升数据解析和分析速度，预计能够提高10至30倍以上的分析效率，快速获取并处理关键数据，有助于及时调整和优化燃料电池的设计和性能。
自然语言处理 (Natural Language Processing)：
目标：利用自然语言处理技术，提高数据提取和市场分析的效率。通过数据抽取和基准分析（如Benchmark cost），将成本控制在传统方法的1/100以内。这有助于降低燃料电池系统的整体成本，提高市场竞争力。
燃料电池技术开发与数字技术结合的目标是通过自动化、优化、智能分析和数据处理提升整个研发、生产和优化过程的效率。通过这些技术手段，燃料电池的开发周期将大幅缩短，同时成本也将显著降低，推动燃料电池技术在全球范围内的快速普及与应用。
图表7：燃料电池数智化技术（DX）路线图
综上所述，NEDO燃料电池与氢能技术开发路线图明确了燃料电池技术的发展方向及各阶段的具体技术目标。该路线图旨在通过技术创新和性能优化，提升燃料电池系统的效率、耐久性、经济性和环境适应性，以实现交通和工业领域的全面脱碳化。路线图涵盖了燃料电池系统、堆栈、储氢系统和材料技术的全方位发展，从重型商用车（HDV）到其他交通工具，再到工业和能源领域，燃料电池正逐渐成为实现清洁能源目标的重要推动力。同时，针对不同应用场景确定了不同的技术目标。例如，重型车辆（HDV）为满足44吨级重卡的应用需求，系统最大功率目标为450kW。燃料电池列车和内河船舶的应用目标则强调高耐久性和高功率输出。铁路每节车厢系统功率目标为400kW，耐久性达到50,000小时，船舶系统功率目标为600kW，适应长时间运行需求。这一路线图不仅是燃料电池技术发展的行动指南，也为行业未来的多元化应用提供了广阔的可能性。（续完）
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