我們正處在能源變革的時(shí)代。在過(guò)去一百多年里，人類(lèi)盡情燃燒了幾十億噸汽油，然而捉襟見(jiàn)肘的石油儲(chǔ)量將我們從大排量發(fā)動(dòng)機(jī)美夢(mèng)中喚醒，不得不著手尋找新的驅(qū)動(dòng)方式來(lái)保證持續(xù)發(fā)展。從油電混合，到純電，再到氫燃料電池，通往不同未來(lái)的分岔口展現(xiàn)在面前，我們?cè)撊绾芜x擇？我想最終的答案是“氫”這一條光明但充滿(mǎn)坎坷的路。
氫燃料電池雖然被稱(chēng)為電池，但是它并不儲(chǔ)存電能，而是一種發(fā)電裝置。其根本原理是利用了氫氣和氧氣反應(yīng)生成水這一化學(xué)機(jī)制，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，為汽車(chē)提供動(dòng)力。跟燃油車(chē)要加汽油一樣，氫燃料電池車(chē)需要在加氫站補(bǔ)充氫氣作為燃料，并將氫氣儲(chǔ)存在儲(chǔ)氫罐中。儲(chǔ)氫罐就相當(dāng)于燃油車(chē)的油箱，而氫燃料電池就相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)，從儲(chǔ)氫罐中獲取氫氣，跟吸入的氧氣反應(yīng)，產(chǎn)生電能，并將電能存儲(chǔ)在動(dòng)力電池中。在汽車(chē)工作時(shí)電動(dòng)機(jī)從動(dòng)力電池中獲取電能，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。
單個(gè)氫燃料電池主要由用來(lái)規(guī)定粒子運(yùn)動(dòng)方向，形成電流的膜，用來(lái)引導(dǎo)氣體進(jìn)入反應(yīng)區(qū)域的兩塊擴(kuò)散層和兩個(gè)用來(lái)導(dǎo)電的雙極板組成。在膜的兩個(gè)外表面還分別涂了一層催化劑，用來(lái)加快反應(yīng)速率，提高電能產(chǎn)生的效率。在車(chē)中許多這樣的單個(gè)電池被組裝起來(lái)形成電池堆來(lái)使用。
氫能源車(chē)優(yōu)勢(shì)明顯。氫是理論上最清潔的能源，反應(yīng)后產(chǎn)物只有純凈水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成任何污染，達(dá)到零排放，且可循環(huán)利用！氫燃料電池效率高，普通的油車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)效率在36%—40%左右，然而氫燃料電池可以達(dá)到60%以上?。ㄒ?yàn)槠渲苯訉⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，不經(jīng)過(guò)熱機(jī)等中間環(huán)節(jié)）。氫燃料電池很安靜，研究表明，氫燃料電池車(chē)的噪音和普通燃油發(fā)動(dòng)機(jī)相比很小，小到加速時(shí)會(huì)被胎噪和風(fēng)噪掩蓋。氫燃料電池車(chē)補(bǔ)充燃料快，加氫五分鐘，續(xù)航數(shù)百公里，遠(yuǎn)比電動(dòng)車(chē)充電時(shí)間短。氫燃料電池車(chē)?yán)m(xù)航強(qiáng)，普通電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航在400—500km，氫燃料電池車(chē)可以輕松達(dá)到600km以上。
現(xiàn)在阻礙氫能源車(chē)發(fā)展的大山主要有兩座：一是氫基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，二是車(chē)本身的生產(chǎn)成本。
為了實(shí)現(xiàn)氫能源車(chē)的普及化，大量的加氫站是必不可少的。加氫站建造成本高，其花費(fèi)是建造一個(gè)特斯拉超級(jí)充電站的數(shù)倍，且我國(guó)氫設(shè)施尚處在向產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，企業(yè)投入不大，做不到大規(guī)模生產(chǎn)，使得成本得不到控制。同時(shí)，氫氣具有易燃、易爆屬性，對(duì)運(yùn)輸提出了高要求，使得存儲(chǔ)氫氣的成本也不低。
在產(chǎn)品生產(chǎn)方面，高成本主要源自燃料電池和低產(chǎn)量。對(duì)于燃料電池而言，用來(lái)加快反應(yīng)速率的催化劑是最費(fèi)錢(qián)的，原因是其含有一種貴金屬：鉑金?，F(xiàn)階段氫能源車(chē)產(chǎn)量大約為每年1000輛，這一產(chǎn)量下電池成本大約為每千瓦180美元，因此制造一個(gè)100kw電堆成本約12萬(wàn)6千人民幣。再加上儲(chǔ)氫罐、動(dòng)力電池等成本，一套氫能源車(chē)的動(dòng)力總成價(jià)格逼近20萬(wàn)！這也是為什么像豐田Mirai(參數(shù)|圖片)，現(xiàn)代NEXO等氫能源車(chē)售價(jià)高達(dá)40萬(wàn)人民幣左右，幾乎是同品牌混動(dòng)車(chē)型的兩倍。若能將產(chǎn)量提升50倍，則成本可以縮減至每千瓦45美元。雖然隨著生產(chǎn)規(guī)模發(fā)展，制造成本會(huì)有所下降，但是由于鉑金是稀有資源，鉑金的成本不會(huì)減低。一輛功率為100kw的氫能源車(chē)現(xiàn)階段需要30多克鉑金，折合人民幣6000-8000元。
雖然前途艱險(xiǎn)，困難重重，但是氫燃料電池車(chē)仍有光明未來(lái)。
1. 氫能源化是大勢(shì)所趨
全球氫能委員會(huì)指出：“氫能源將在2050年之前，在全球能源消耗量中占比約18%，全年的二氧化碳排放量能較現(xiàn)在減少約60億噸?！蹦壳?，世界各國(guó)正致力于氫能源的發(fā)展，日本、韓國(guó)更具野心，希望借此機(jī)會(huì)徹底改變能源結(jié)構(gòu)，打造氫能社會(huì)。而中國(guó)作為石油進(jìn)口大國(guó)，長(zhǎng)距離的運(yùn)輸和國(guó)際局勢(shì)使能源安全如履薄冰。風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源受環(huán)境影響大，我們急需尋找一種新的不受限制的能源保證供給，氫能源便是最好的選擇。
2. 政策上已有完整藍(lán)圖
我國(guó)政府規(guī)劃今年可以完成氫燃料電池車(chē)千輛計(jì)劃，并計(jì)劃于2025年氫燃料電池車(chē)保有量達(dá)5萬(wàn)輛，于2030年達(dá)百萬(wàn)輛。在未來(lái)的5-10年內(nèi)，氫燃料電池車(chē)就會(huì)大范圍推廣。同時(shí)，氫基礎(chǔ)設(shè)施正在大力建設(shè)中，截至2019年底，我國(guó)已有加氫站46座，在建38座。預(yù)計(jì)2030年底，我國(guó)將建成1500座加氫站。
我國(guó)將采用“先商后乘”的推廣模式，即率先推廣商業(yè)運(yùn)輸領(lǐng)域的大型氫能源車(chē)，逐步推進(jìn)到個(gè)人乘用車(chē)。大型運(yùn)輸車(chē)由于污染物排放量大，氫能化需求迫切，且因?yàn)檐?chē)身容量大，對(duì)于電池技術(shù)要求較低，產(chǎn)業(yè)化更加容易。目前我國(guó)已有幾十輛氫燃料客車(chē)投入運(yùn)營(yíng)，其電池壽命可以達(dá)到15000h以上，而普通氫燃料乘用車(chē)的電池壽命大概僅在5000h。
3. 氫燃料電池車(chē)性能已經(jīng)達(dá)到燃油車(chē)水平
國(guó)際車(chē)用燃料電池已經(jīng)進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化的初步階段。豐田、本田、尼桑、通用、奔馳、現(xiàn)代等都推出了自己的氫燃料電池車(chē)，平均電池功率超過(guò)了90kw，續(xù)航能力也越來(lái)越強(qiáng)。
4. 技術(shù)突破使得成本可控
我國(guó)正大力扶持氫能源科技企業(yè)，上汽、一汽、宇通、東風(fēng)等都在積極研發(fā)氫能源項(xiàng)目。在成本控制方面，已有理論驗(yàn)證現(xiàn)有燃料電池和催化劑還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到性能的極限！預(yù)計(jì)在10年左右，電池催化劑的鉑金用量可以降低到現(xiàn)在的1/5，電池成本可以降低到每千瓦30美元，100kw電堆成本大約2萬(wàn)人民幣，接近現(xiàn)在燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的水平。豐田汽車(chē)歐洲銷(xiāo)售和營(yíng)銷(xiāo)主管馬特·哈里森也曾表示：“到(MIRAI)第三代，我們預(yù)計(jì)燃料電池的成本將與混合動(dòng)力車(chē)相當(dāng)。我們相信燃料電池汽車(chē)有巨大的潛力?！蓖瑫r(shí)，電解水制氫等技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化也在快速推進(jìn)，將來(lái)能夠?qū)崿F(xiàn)在加氫站直接制氫，減去運(yùn)輸成本。
氫能源是人類(lèi)未來(lái)的最佳選擇，環(huán)保、安靜、高效、長(zhǎng)續(xù)航等優(yōu)點(diǎn)使其不容被忽視。國(guó)家的大力扶持和世界的發(fā)展趨勢(shì)給氫燃料電池車(chē)鋪好了前進(jìn)道路，而技術(shù)突破帶來(lái)的成本控制可行性更是如在黑暗中點(diǎn)了明燈，堅(jiān)定了我們的信心。我們必將走上氫道路，乘上氫能源車(chē)，駛向人類(lèi)的氫未來(lái)。
來(lái)源：電車(chē)湃 搜狐汽車(chē)