來(lái)源 / 視覺(jué)中國(guó)
為了實(shí)現(xiàn)這一終極形式，歐洲的車企20年前就開(kāi)始布局氫燃料電池，日韓兩國(guó)今天還在埋頭研發(fā)。
文丨深途（ID：shentucar），作者丨周繼鳳，編輯丨黎明
北京市區(qū)的車主張鵬，還在為自家的電動(dòng)車發(fā)愁，“一到冬天就瘋狂掉電，我得滿世界找充電樁。”
74公里外的延慶海坨山區(qū)，行駛著幾百輛大巴車。這些大巴車跑得了長(zhǎng)途，開(kāi)得了暖風(fēng)空調(diào)，補(bǔ)能只需6分鐘，在零下20攝氏度的環(huán)境下，照樣正常運(yùn)行。
與眾不同的是，驅(qū)動(dòng)它們的不是油不是電，而是氫。
今年的北京冬奧會(huì)，運(yùn)行著超過(guò)1000輛氫能源汽車，配備30多個(gè)加氫站，是全球最大的一次燃料電池汽車示范。
在中國(guó)，純電動(dòng)車是最主流的新能源技術(shù)路線。但鋰電池有一些弱點(diǎn)，比如在零下十幾度的天氣里，電解液會(huì)被凍住完全無(wú)法工作。而這次冬奧會(huì)70%以上的賽事都在山地，山上的溫度低于零下20攝氏度。
不怪乎有人評(píng)論，“氫能源車能處，有事兒它真上”。
問(wèn)題是，這樣一個(gè)全能型的，堪稱“六邊形”戰(zhàn)士的氫能源車，怎么就沒(méi)在大街上看到幾輛？未來(lái)的某一天，我們能開(kāi)上這樣一輛沒(méi)有里程焦慮的車嗎？
氫燃料電池汽車，被喻為近乎完美的車用能源“終極形式”。
不用說(shuō)太多，我們隨便挑幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。
足夠環(huán)保。每公斤汽油，燃燒以后產(chǎn)生2.9251公斤的二氧化碳。而氫能源車，以宇宙中最豐富和最清潔能源——氫氣為能量來(lái)源，排放只有水，不會(huì)產(chǎn)生任何污染物質(zhì)。
能源取之不盡用之不竭。氫能源是著名的可再生能源，除了用工業(yè)副產(chǎn)品制氫外，還可通過(guò)煤制氫以及利用光伏、風(fēng)電等可再生能源電解水制氫。
高效。氫能的能量密度是汽油的3倍，鋰電池的150倍。依靠這種超高能量密度驅(qū)動(dòng)的車輛，續(xù)航里程很容易達(dá)到甚至超過(guò)現(xiàn)有燃油汽車。北美市場(chǎng)銷售的豐田Mirai新車型，在海外測(cè)試中的實(shí)測(cè)續(xù)航里程達(dá)到了1003公里。
完美避開(kāi)純電車的各種缺陷——不怕低溫、補(bǔ)能只需幾分鐘。這次冬奧會(huì)期間投入使用的氫能源車，已經(jīng)能夠做到零下三十度以下的冷啟動(dòng)。
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為了實(shí)現(xiàn)這一終極形式，歐洲的車企20年前就開(kāi)始布局氫燃料電池，日韓兩國(guó)今天還在埋頭研發(fā)。
學(xué)過(guò)化學(xué)的朋友都知道，氫和氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生能量和水。這也是氫能源車的基本工作原理。
具體路徑上，氫能源車目前衍生出兩種技術(shù)路線。既然氫氣是一種可燃?xì)怏w，自然可以通過(guò)內(nèi)燃機(jī)燃燒使用，由此誕生了一派專門研發(fā)氫能內(nèi)燃機(jī)。但是直接燃燒氫氣，十分危險(xiǎn)。
市場(chǎng)更多的是選擇氫燃料電池的路線。氫燃料電池車依靠氫燃料電池電堆中的氫氣與氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能驅(qū)動(dòng)。
總結(jié)來(lái)說(shuō)，相比于純電車，氫能車?yán)m(xù)航長(zhǎng)、加氫快，沒(méi)有里程焦慮；相比于燃油車來(lái)說(shuō)，氫能源車足夠清潔環(huán)保。
從理論上看，氫能源汽車代表了未來(lái)，氫燃料電池技術(shù)足以完爆石油與鋰電池。不過(guò)殘酷的現(xiàn)實(shí)是，氫能源汽車被電動(dòng)車、混動(dòng)車燃油車按在地上摩擦。
2021年，僅特斯拉一家就賣出了93.6萬(wàn)臺(tái)電動(dòng)車。至于氫能源車，全球加起來(lái)也比不上特斯拉銷量的零頭。
2020年全球共售出氫能源汽車9006臺(tái)，其中美國(guó)937臺(tái)、中國(guó)1177臺(tái)、韓國(guó)5823臺(tái)。中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2016年至2020年，國(guó)內(nèi)五年累計(jì)銷量?jī)H為7100臺(tái)。
這次北京冬奧會(huì)運(yùn)行的超過(guò)1000輛氫能源汽車，也僅僅是示范試點(diǎn)而已。
這么多年下來(lái)，氫能源車的發(fā)展猶如龜速般緩慢。當(dāng)年押寶氫能源路線的公司，現(xiàn)在紛紛逃離。
2020年4月23日，戴姆勒旗下的梅賽德斯-奔馳宣布終止開(kāi)發(fā)氫燃料電池乘用車的計(jì)劃，并將停止生產(chǎn)唯一的燃料電池車型GLC F-CELL。2021年6月，上汽集團(tuán)發(fā)布公告決定終止燃料電池汽車前瞻技術(shù)項(xiàng)目的研發(fā)。
上世紀(jì)70年代，日本就已經(jīng)押寶氫能源。然而，日本車企巨頭本田的新任CEO三部敏宏（Toshiro Mibe）自己打起了退堂鼓：本田在10年前已確定氫燃料技術(shù)不會(huì)成為主流。
德清動(dòng)力創(chuàng)始人兼總工程師陳啟忠告訴深途：“氫能源汽車發(fā)展的最大難題在于高成本——全生命周期的成本。”
電動(dòng)車當(dāng)年也很貴，尤其是占據(jù)成本40%的鋰電池價(jià)格居高不下。但是隨著大規(guī)模的量產(chǎn)，分?jǐn)偭烁甙旱难邪l(fā)成本和生產(chǎn)成本。電動(dòng)車的成本逐漸下降。
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但是氫能源車不同。氫氣并不單獨(dú)存在于這個(gè)世界，它需要制氫、運(yùn)氫、儲(chǔ)氫、加氫四個(gè)過(guò)程，每個(gè)環(huán)節(jié)的成本都不低。
氫氣的價(jià)格太高，當(dāng)前售價(jià)約為60-80元/kg。以10.5米級(jí)氫燃料電池客車為例，氫氣價(jià)格如果是60元/kg ，一個(gè)氫燃料電池客車平均每年至少花費(fèi)30.2萬(wàn)元在購(gòu)買使用氫氣上。
氫氣屬性活躍，運(yùn)送、儲(chǔ)存氫氣同樣是個(gè)難題。國(guó)內(nèi)主要是用氣態(tài)的方式來(lái)儲(chǔ)存和運(yùn)輸氫氣。這種方式成本較低，但即便如此運(yùn)輸成本也高達(dá)10元/100km。而且在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，40噸重的長(zhǎng)管拖車大約只能運(yùn)輸400kg的氫氣，效率極低。
加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施配套也還很不完善。在2021年底，英國(guó)只有12個(gè)加氫站，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于加油站和公共充電點(diǎn)的數(shù)量。中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，截至2020年底，國(guó)內(nèi)累計(jì)建成加氫站剛超過(guò)110座。
不算上氫，一輛氫能源車的造價(jià)同樣昂貴。和電動(dòng)車一樣，氫能源車的核心結(jié)構(gòu)是氫燃料電池系統(tǒng)。這一系統(tǒng)主要分為四個(gè)部分：電堆、供氫系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)。其中電堆成本最高。
在燃料電池堆中，需要靠鉑作為催化劑——沒(méi)錯(cuò)就是比黃金更稀有的鉑金。添加這么一個(gè)貴金屬，想不貴都難。目前，每千瓦電堆的售價(jià)為：石墨板二千元左右，金屬板三千元左右。
“燃料電池成本較高導(dǎo)致氫能源車的購(gòu)車成本較高。” 陳啟忠說(shuō)。
2020年12月，豐田宣布第二代Mirai正式上市，最低售價(jià)為570萬(wàn)日元（約合人民幣35.71萬(wàn)元）。
“資金投入不足也是限制產(chǎn)業(yè)發(fā)展的另一個(gè)客觀原因。” 陳啟忠補(bǔ)充道。新一代能源車發(fā)展有兩個(gè)方向，一個(gè)是鋰電池電動(dòng)車方向，一個(gè)是氫能源汽車方向。但很少有主機(jī)廠選擇兩條腿走路，畢竟每一個(gè)技術(shù)路線都非常燒錢。而目前，只有少數(shù)的主機(jī)廠選擇了繼續(xù)研發(fā)氫能源。
那人們還有機(jī)會(huì)買到一輛超長(zhǎng)續(xù)航、零排放的氫能源車嗎？
夠嗆。
大眾汽車集團(tuán)CEO赫伯特·迪斯直接否定了氫能源乘用車：“你們不會(huì)看到任何氫能源的乘用車，在大規(guī)模市場(chǎng)中應(yīng)用氫燃料電池技術(shù)的想法太過(guò)樂(lè)觀了，10年內(nèi)都不可能，因?yàn)檫@背后的物理學(xué)邏輯不合理。”
這倒不是因?yàn)榈纤钩圆坏狡咸颜f(shuō)葡萄酸，相反，迪斯看的很明白。
前面提到的，制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、加氫以及電池成本，每一環(huán)節(jié)都是阻攔在量產(chǎn)前面的一座大山。
更關(guān)鍵是，電動(dòng)車市場(chǎng)已經(jīng)爆發(fā)，氫能源車快馬加鞭也很難趕上。
清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高曾發(fā)文指出：“燃料電池轎車，要想與純電動(dòng)轎車競(jìng)爭(zhēng)是不太可能的。現(xiàn)在純電動(dòng)轎車市場(chǎng)已經(jīng)爆發(fā)，中長(zhǎng)期看也不太可能改變?yōu)闅淙剂?。但是局部市?chǎng)是有的，比如現(xiàn)在有性能很好的燃料電池轎車，今后5年賣出1萬(wàn)輛是可能的，畢竟燃料電池轎車的粉絲不少。”
“所以，行業(yè)的共識(shí)是，氫能源更適宜長(zhǎng)途運(yùn)輸場(chǎng)景，而電動(dòng)車更適宜城市配送、城市巴士、區(qū)域運(yùn)輸。”陳啟忠指出。
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畢竟純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程有限，電池組重量太大，充電時(shí)間太長(zhǎng)。但是氫能源沒(méi)有續(xù)航里程限制，而且補(bǔ)能時(shí)間短，天然適合長(zhǎng)途運(yùn)輸。
比如重卡，其路線相對(duì)固定，以高速公路為主。那么人們只需要在固定路線上建設(shè)幾個(gè)加氫站就可以了，沒(méi)必要類似電動(dòng)車一樣把加氫站全國(guó)范圍內(nèi)鋪開(kāi)。在加氫站上的投入要遠(yuǎn)小于乘用車，成本也會(huì)降低不少。
但要真的實(shí)現(xiàn)以氫能源為動(dòng)力的卡車、長(zhǎng)途汽車在路上跑，還是有很長(zhǎng)的一段路要求。
陳啟忠給出了兩個(gè)方案：第一，降低氫氣成本，這個(gè)需要等待一段時(shí)間，約5-10年。第二，改進(jìn)“燃料電池”技術(shù)。比如，拓寬燃料適應(yīng)性，燃料電池除了用氫氣作為燃料以外，技術(shù)上應(yīng)該允許直接使用天燃?xì)?、煤氣等其他燃料，避開(kāi)氫氣價(jià)格居高不下的影響。除此之外提高產(chǎn)品額定功率，提高燃料效率。
“燃料電池技術(shù)指標(biāo)的提升或改進(jìn)，可以讓燃料電池技術(shù)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。”陳啟忠總結(jié)道。
再回頭看最初的那個(gè)問(wèn)題，氫能源車能叫板電動(dòng)車嗎？
從世界范圍來(lái)看，鋰電池已經(jīng)占據(jù)了主流，氫能源車很難成為“下一個(gè)電動(dòng)車”。但氫能源確實(shí)是風(fēng)口，只不過(guò)這股風(fēng)吹向了商用車。更形象一點(diǎn)說(shuō)，它們都是從“減少碳排放”這個(gè)站點(diǎn)出發(fā)，如今行駛在不同軌道上，電動(dòng)車這條技術(shù)路線跑得更快，但是氫能源也漸漸找到了自己的節(jié)奏和玩法。
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