本文选自中国工程院院刊《Engineering》2018年第3期作者：Junye Wan...|燃料电池商业化带来的技术经济挑战丨Engineering( 五 ) 本文选自中国工程院院刊《E

表1FCV、内燃机汽车和HV的成本对比（改编自参考文献）

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1hp=0.7457kW;1gal=3.785412L;1mi=1.609344km.
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由于燃料电池是通过重复使用而得到推广的（所谓的通过增加数量达到推广目的），膜或气体扩散层（GDL）等原件的失效可能会导致电池失效，进而影响到整个电池组。尤其是当原件失效时，通常需要拆卸整个电池组以替换该原件。因此，一个原件的轻微失效就相当于增加了电池组和系统的整个组装、调试和均衡的成本。如上述部分分析，电池组系统装配和均衡占整个系统成本的14%[图4（b）] 。电池组的均衡、装配、调试和封口占电池组的16%[图4（a）] ，由于它们占系统总成本的50% ，因此该值应该为原来的一半（即8%），而电池组的装配和均衡以及系统的调试占整个电池组系统成本的22% 。这22%包含了维修和保养的费用，因为电池组的装配、均衡以及调试都是必要的。因此，一个单一原件的失效可能导致整个电池组成本的大幅上升。
如果在燃料电池组的使用过程中需要经过两次维修，那么装配、调试和均衡的成本大约为44% 。此外，有必要考虑运输成本以及原件失效成本。电池组系统的维修与保养费用可能超过系统总成本的60% ，取决于维修和保养的次数。因此，可靠性和耐久性对于大幅降低整个系统的成本以及提高用户接受度有重要意义。所以如果一个供应燃料电池的企业希望胜过同类企业，这些同类企业可能使用内燃机和锅炉，那么该企业的价值链活动需要优于其竞争对手，可以通过更高的质量和可靠性来拉开距离。有必要采用在质量和成本上占领主导地位的策略来提升燃料电池的可靠性，并减少维修和保养费用。
四、燃料电池面临的技术挑战
可靠性和耐久性能在很大程度上影响燃料电池的可用性。这对最终用户接受度是一个关键因素。燃料电池市场需要可靠的技术来提升和改进操作容差以及最终用户接受度。然而，现有的燃料电池发展和最终用户需求之间还存在很大差别。
（一）最终用户接受度的可靠性
影响最终用户接受度的因素包括功能、成本、性能（即效率和可靠性）以及环境影响。带有发动机的燃料电池的功能与内燃机一样。燃料电池具有环保且噪声低的特点，其主要考虑因素是性能，包括效率和可靠性。前者不存在问题，因为燃料电池的热效率通常比内燃机高出很多。因此，除了由意外的维修和保养造成的额外费用，可靠性才是提高最终用户接受度的最大潜在技术障碍。
（二）技术就绪水平
严谨的生产过程有助于提高重复精度和密实度，为了进行评估，必须采用可重复的步骤和标准来实现规律性。技术就绪水平（TRL）被广泛用于测量某一技术的成熟度。因此，燃料电池发展的TRL是对燃料电池就绪水平的评估，以达到更高耐久性和可靠性的目标。这次评估使人们对燃料电池在整个创新链中的技术地位达成了共识。 TRL可分为10个等级， 0级为最低， 9级最高（图6）。 1级和2级TRL代表新兴技术的未来， 3级到8级代表工业发展项目， 9级代表商业化。

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图6技术就绪水平（TRL）（改编自参考文献）
评估燃料电池的TRL就如同评估一台精密的化学加工设备一样复杂。燃料电池与其他产品不同，它没有确切的TRL 。燃料电池产品存在各个等级的TRL ，其分布可从1级（基础研究）到8级（常见于商业系统），以至于最高的9级（燃料商业部署）。虽然人们已经对诸如催化剂和通道中的多相流动等假定原理进行了大量的基础研究，但燃料电池系统的部署也不乏报道。