氫燃料電池汽車的優(yōu)劣勢(shì)有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-09 13:02
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美中不足的是，氫燃料電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度一直很慢，遲遲無法落地，經(jīng)常被放在2050年這個(gè)尺度的“遠(yuǎn)景”上去討論。于是我們戲謔：氫燃料電池是未來的完美技術(shù)，但它永遠(yuǎn)只存在于未來！
在過去十年中，由于鋰電池技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化的突飛猛進(jìn)，氫燃料電池技術(shù)被過度輕視。而最近一兩年，氫燃料電池又重新引起了注意，原因之一就是純電動(dòng)車遇到了兩個(gè)硬核問題：
續(xù)航卡在下一代鋰電池技術(shù)突破：隨著電動(dòng)車行業(yè)的迅速崛起，消費(fèi)者的選擇越來越多，相應(yīng)的，對(duì)續(xù)航也會(huì)在滿足日常使用情況的要求下逐漸提高。假設(shè)若一輛純電車工況續(xù)航能達(dá)到800公里，這也許需要依賴于下一代鋰電池技術(shù)的突破。
能量密度卡在物理化學(xué)的極限：鋰電池能量密度太低，若以多堆電池的方法增加續(xù)航，就會(huì)造成過多能量浪費(fèi)在運(yùn)輸電池本身的尷尬情況，既不經(jīng)濟(jì)，也不合理。(這一點(diǎn)的深入分析，可以參考之前的一個(gè)回答：愛馳汽車剛推出的 RG 電動(dòng)超跑號(hào)稱續(xù)航 1200km，有可能實(shí)現(xiàn)嗎? 在過去十年中，鋰電池的能量密度已經(jīng)提高了2.5倍，就不能再給力一點(diǎn)，再提高2倍嗎？ 答案是很困難，因?yàn)檫@種涉及物理化學(xué)原理的東西，不可能遵循摩爾定律，再提升就觸碰到了安全極限，性能與安全不可兼得了。要想解決這個(gè)問題，得在鋰固態(tài)電池的技術(shù)路線上努力了。
東方不亮西方亮。消費(fèi)者在對(duì)于純電動(dòng)續(xù)航里程和充電時(shí)間上的期待，不正是氫燃料電池的拿手好戲嗎？很多方面，氫燃料汽車避免了純電車的短板，反而與傳統(tǒng)燃油車的特性很像，例如：
氫氣的能量密度比燃油大，比鋰電池高上百倍。我們都知道，燃油與氫氣釋放能量都是一個(gè)氧化過程，要么是原子量為12的碳被氧化、要么是原子量為1的氫被氧化。汽油柴油都是碳?xì)浠衔铮鴼錃庵缓瑲?，所以能量密度甚至更高。?dāng)然，考慮到比油箱復(fù)雜得多的儲(chǔ)氫系統(tǒng)，情況會(huì)不一樣。
加氫與加油都只需要三五分鐘。如此一來，車主就不必到處找充電樁，免去充電等待的時(shí)間了。當(dāng)然，加氫站不像加油站到處都是，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是個(gè)問題。
如此說來，在續(xù)航與充能方面，氫燃料電池車與傳統(tǒng)燃油車，真的很像啊！只不過一個(gè)是燒油，一個(gè)是燒氫。既然這么像，咱們?yōu)樯恫恢苯佑脗鹘y(tǒng)燃油車，還要開發(fā)氫燃料電池車呢？答案就是，相對(duì)于傳統(tǒng)燃油車，氫燃料電池車同時(shí)具有節(jié)能減排的新能源車屬性：
減排：氫燃料電池的反應(yīng)方程式非常簡(jiǎn)單：氫氣+氧氣→水。不僅沒有氮氧化物這種有毒氣體，就連二氧化碳都沒有??！當(dāng)然，這一點(diǎn)與電動(dòng)車碳排放的爭(zhēng)議相似，從全生命周期的角度來看，制氫是免不了有碳排放的。目前的主流觀點(diǎn)是：即便是考慮70%的火電，純電動(dòng)車的碳排放還是優(yōu)于燃油車，氫燃料電池車則與純電動(dòng)相當(dāng)或更好。
可再生能源：相對(duì)地柴油汽油，氫能源最大的優(yōu)勢(shì)就是可再生。除了工業(yè)副產(chǎn)品制氫之外，還能通過煤制氫、利用谷電電解水制氫等，全生命周期的能源效率要優(yōu)于汽油柴油。退一萬步講，能源效率還不如汽油柴油，但氫能源作為可再生能源，對(duì)石油對(duì)外依賴很強(qiáng)的中國(guó)、日本來說，依然是很有吸引力的選項(xiàng)。
和電動(dòng)車相比，氫燃料電池車?yán)m(xù)航足、加氫快；和傳統(tǒng)燃油車比，氫燃料電池車又具有節(jié)能減排的屬性。雖然和兩邊比都有優(yōu)勢(shì)，但普遍認(rèn)為燃料電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，要比純電動(dòng)慢5-10年，原因就在于有幾個(gè)待解決的關(guān)鍵問題：
車載儲(chǔ)氫技術(shù)：要論同樣的重量，氫氣的能量密度不低。然而，汽油柴油在自然條件下就是液體，而氫氣要壓縮成液體，還要保證安全，就需要一個(gè)挺大的儲(chǔ)氫系統(tǒng)了。目前70兆怕的儲(chǔ)氫系統(tǒng)，能量密度才每升800Wh。
燃料電池技術(shù)：主要是膜電極與空壓機(jī)技術(shù)。一個(gè)是壽命問題，國(guó)內(nèi)還只能做到幾千小時(shí)耐久，日本豐田已經(jīng)可以做到上萬甚至幾萬小時(shí)；另外一個(gè)就是供應(yīng)鏈問題，很多部件還依賴進(jìn)口，成本大大上升。
加氫站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：純電動(dòng)車目前面臨充電不便的基礎(chǔ)設(shè)施問題，氫燃料電池車也逃不過，甚至更嚴(yán)峻。純電動(dòng)車雖然充電慢，但除了超級(jí)快充站，在家里、單位里也能慢慢充，勉強(qiáng)可以用。若出行特性比較規(guī)律，甚至還挺方便，畢竟在家充電也省得跑加油站了，用車成本也更低。
氫燃料電池車沒辦法在家里加氫，只能依賴于加氫站；而加氫站成本很高，若用戶規(guī)模不起來，那就得持續(xù)虧本運(yùn)營(yíng)，這種雞生蛋、蛋生雞的問題就非常難解決。所以普遍認(rèn)為氫燃料電池車應(yīng)該先應(yīng)用在商用車上，因?yàn)樯逃密嚨穆肪€比較規(guī)律，對(duì)加氫站數(shù)量的需求就比較小了。
除此之外，當(dāng)前的工業(yè)副產(chǎn)品氫的純度不夠，在進(jìn)一步提純之前，無法直接用于氫燃料電池系統(tǒng)。
電動(dòng)汽車與氫燃料電池汽車是對(duì)立的嗎？
對(duì)大多數(shù)人來說，氫燃料電池車可能是于2018年第一次進(jìn)入公眾視野。
有媒體將訪問日本豐田事件過度解讀，說國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車技術(shù)路線將改弦更張，幾千億補(bǔ)貼打了水漂之類的，想象力豐富。這種說法，實(shí)際上就是將氫燃料電池與電動(dòng)汽車兩個(gè)技術(shù)路線對(duì)立了起來。實(shí)際情況是這樣嗎？
首先我們看一下氫燃料電池車的工作原理
氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，雖然叫做發(fā)動(dòng)機(jī)，但并不直接輸出扭轉(zhuǎn)。更準(zhǔn)確地說，它是一臺(tái)“發(fā)電機(jī)”，輸出電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)，同時(shí)也可以給鋰電池充電。
這個(gè)結(jié)構(gòu)圖怎么有點(diǎn)似曾相識(shí)？對(duì)了，這不就是串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車嗎？事實(shí)上的確如此，包括豐田Mirai在內(nèi)，氫燃料電池車都是“鋰電池”+“燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)”的混合體，區(qū)別只是誰的成分多一點(diǎn)，誰的少一點(diǎn)罷了
