更清晰地认识氢能源汽车

全球首辆“加水就能跑”的“水氢”燃料电池新能源汽车在南阳诞生的新闻引发关注，引发公众很多质疑，甚至由质疑该技术，转变为对氢能源汽车乃至氢燃料电池行业的质疑。笔者一直关注氢能技术，笔者认为，氢能源大有前途，但现阶段仍然应用艰难。那么就让笔者用这一文帮助大家更清晰地认识氢能源汽车吧。

更环保高效的氢能源汽车一直被寄予厚望

燃油汽车一直是世界主流汽车，近年来，环境提升的共识下，汽车也在朝清洁能源方向转型升级，现在就是纯电动、燃料电池两大方向，虽然相比燃油车属于“小众”，但阻挡不了其在未来可能代替汽油车。

那么，真正的问题来了——纯电动汽车和氢燃料电池类汽车，哪一个才是未来主流？国家大幅降低纯电动车补贴，难道真的对纯电动车产生了方向性怀疑？如果是这样的话，是否未来就属于氢能汽车？

纯电动汽车其实在主流专家中，争议很大，因为纯电动汽车的能源本质上主要还是来自于火力发电，更主要来自于传统燃煤的火力发电。严格来讲，并不算新能源，其电池生产过程也不环保，其电池更是最大的污染物。如果纯电动汽车数量占比超出汽车总保有量的10%以上，按照目前未完善的电池回收技术，电池污染问题将出现不可控的局面，这种污染比目前燃油车污染更为严重！

而氢燃料电池技术，从节约能源和保护生态环境的角度来看，其实是最为环保、最有发展前途的新能源汽车技术。请大家注意，这个跟南阳事件“水氢发动机”有着巨大的差别，这里提倡的是做成氢燃料电池，而不是直接加水就变成氢燃料的发动机。为啥不往水氢发动机方向努力？这个道理就跟研发永动机一样，看似美好，实际上违背基本的能量守恒和第一源动力问题，氢燃料本质上是第二源能源动力，那么第一源是什么？用什么能量来水解制氢？再好的催化剂也只能是催化剂，只能更快地变出氢气，而不能替代驱动水解的能量。

而做成氢燃料电池，电池标准化生产，也就是说对水解制氢过程进行规模化标准化生产，才能充分利用太阳能发电和风力发电来电解水制氢，充分利用太阳能和风力发电的过剩产能。笔者认为这是最好的方向。顺便说一句，目前中国已有利用光伏余热余光高效水解制氢的技术，形成太阳能发电和制氢的联产指日可待！制氢成本的大幅降低达到量产的技术与工艺都已经具备。

然后，将氢注入汽车燃料电池，在燃料电池中“燃烧”发电，进而驱动汽车行驶，燃料电池没有活塞或涡轮等机械部件及中间环节，直接在“催化剂”作用下发生氧化还原反应，将反应过程释放的化学能转换成电能，能量转换效率高且产物只有水，全过程可以说是零污染、零排放。目前丰田的Mirai氢动力燃料电池汽车和北京2022冬奥会氢动力试点氢动力大巴，均采用的该技术。

看起来很理想很美好是不是？然而这正是我们要探讨的氢能汽车的真正难题——氢燃料电池，这是制约氢燃料规模化应用于汽车的拦路虎。

氢能源汽车的关键拦路虎——燃料电池技术

没错，真正的关键就是电池，电池技术可不简单，绝不是某一个厂商研发就能解决的，电池本质上属于高端电子领域，是需要整个电子领域共同研发才能促成技术进步，很多技术都是难题，比如如何增加储能密度？密度高了如何保证安全性？甚至就是散热这么一个看似简单实际极难的技术多年来都难以大幅度提高。多年进步，现在电池的能量密度基本已经到头了，特斯拉在能量密度上算是做得很好的了，但也难以保证其安全性。要想再大幅提升能量密度，就需要在材料上取得革命性突破，比如，去年就有机构提出开发出石墨烯大幅提升电池性能的技术。

那么储存氢能的电池能不能比储电的电池更好？能不能解决储电电池的关键问题？

大家都知道，氢的密度很低，就算以液态形式储存在低温瓶或压缩气体瓶，能够储存的能量依然有限，液体储存箱非常庞大，需要极好的绝热装置来隔热。其次，现在的技术制造氢燃料电池，成本仍然颇高。还要研发有足够硬度以抵受撞击和震动，现在燃料电池的设计都还比较脆弱。

现在有一种新型简便的储氢方法，即利用储氢合金（金属氢化物）来储存氢气，这些会“吸收”氢气的金属，称为储氢合金。其储氢能力很强。单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍，也即相当于储存了1000个大气压的高压氢气。储氢合金都是固体，需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，因此是一种理想的储氢方法。研究发展中的储氢合金，主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金。储氢合金的飞速发展，给氢气的利用开辟了一条广阔的道路。

据网络资料，韩国现代研发的氢能汽车（样品），加满一箱氢气可以跑800公里，别忘了这是在氢以气态行驶储存的时候，它就已经能到这个续航里程了，假如灌一罐液氢，是否能再大幅提升续航里程呢？

除了电池难题外，金属铂的稀缺也是难题。在氢燃料电池发电的过程中会用到金属铂作为催化剂。这种金属比黄金还贵，如果大规模生产氢燃料电池，铂就是瓶颈。

氢燃料电池汽车中国还没有准备好，但是未来可期！

国内氢燃料电池汽车研究开发已有将近20年时间。在国家《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》中明确：氢燃料电池汽车与国际同步发展。但是，国内氢燃料电池汽车发展水平与先进国家比差距大：氢燃料电池功率特性、冷启动、可靠性等主要技术性能指标与世界标杆产品比还有很大差距，技术标准未形成体系，成本居高不下，产品难以商业化。

差距大的主要原因是氢燃料电池汽车技术门槛高，需要巨额投入，技术链不完善，产业化能力较弱。

尽管如此，氢燃料电池汽车的未来仍然非常美好，其相比纯电动汽车优势无可比拟。我们要这么想，纯电动汽车在10-20年前也存在许多看似无法克服的问题，而现在已量产。所以，我们对氢燃料电池汽车的未来充满希望和期待！