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2019-07-12
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第一电动网
早在十几年前，我还在读书的时候，凭借零污染、可再生、加氢快、续航足等优势，氢燃料电池技术在理论上完爆石油与锂电池，被誉为车用能源的“终极形式”。
美中不足的是，氢燃料电池技术的产业化进度一直很慢，迟迟无法落地，经常被放在2050年这个尺度的“远景”上去讨论。于是我们戏谑：
是未来的完美技术，但它永远只存在于未来！
在过去十年中，由于锂电池技术及产业化的突飞猛进，氢燃料电池技术被过度轻视。而最近一两年，氢燃料电池又重新引起了注意，原因之一就是纯电动车遇到了两个硬核问题：
续航卡在下一代锂电池技术突破：随着电动车行业的迅速崛起，消费者的选择越来越多，相应的，对续航也会在满足日常使用情况的要求下逐渐提高。假设若一辆纯电车工况续航能达到800公里，这也许需要依赖于下一代锂电池技术的突破。
能量密度卡在物理化学的极限：锂电池能量密度太低，若以多堆电池的方法增加续航，就会造成过多能量浪费在运输电池本身的尴尬情况，既不经济，也不合理。在过去十年中，锂电池的能量密度已经提高了2.5倍，就不能再给力一点，再提高2倍吗？答案是很困难，因为这种涉及物理化学原理的东西，不可能遵循摩尔定律，再提升就触碰到了安全极限，性能与安全不可兼得了。要想解决这个问题，得在锂固态电池的技术路线上努力了。
东方不亮西方亮。消费者在对于纯电动续航里程和充电时间上的期待，不正是氢燃料电池的拿手好戏吗？很多方面，氢燃料汽车避免了纯电车的短板，反而与传统燃油车的特性很像，例如：
氢气的能量密度比燃油大，比锂电池高上百倍。我们都知道，燃油与氢气释放能量都是一个氧化过程，要么是原子量为12的碳被氧化、要么是原子量为1的氢被氧化。汽油柴油都是碳氢化合物，而氢气只含氢，所以能量密度甚至更高。当然，考虑到比油箱复杂得多的储氢系统，情况会不一样。
加氢与加油都只需要三五分钟。如此一来，车主就不必到处找充电桩，免去充电等待的时间了。当然，加氢站不像加油站到处都是，基础设施建设是个问题。
如此说来，在续航与充能方面，氢燃料电池车与传统燃油车，真的很像啊！只不过一个是烧油，一个是烧氢。既然这么像，咱们为啥不直接用传统燃油车，还要开发氢燃料电池车呢？答案就是，相对于传统燃油车，氢燃料电池车同时具有节能减排的新能源车属性：
减排：氢燃料电池的反应方程式非常简单：氢气+氧气→水。不仅没有氮氧化物这种有毒气体，就连二氧化碳都没有啊！当然，这一点与电动车碳排放的争议相似，从全生命周期的角度来看，制氢是免不了有碳排放的。目前的主流观点是：即便是考虑70%的火电，纯电动车的碳排放还是优于燃油车，氢燃料电池车则与纯电动相当或更好。
可再生能源：相对地柴油汽油，氢能源最大的优势就是可再生。除了工业副产品制氢之外，还能通过煤制氢、利用谷电电解水制氢等，全生命周期的能源效率要优于汽油柴油。退一万步讲，能源效率还不如汽油柴油，但氢能源作为可再生能源，对石油对外依赖很强的中国、日本来说，依然是很有吸引力的选项。
和电动车相比，氢燃料电池车续航足、加氢快；和传统燃油车比，氢燃料电池车又具有节能减排的属性。虽然和两边比都有优势，但普遍认为燃料电池的产业化进程，要比纯电动慢5-10年，原因就在于有几个待解决的关键问题：
车载储氢技术：要论同样的重量，氢气的能量密度不低。然而，汽油柴油在自然条件下就是液体，而氢气要压缩成液体，还要保证安全，就需要一个挺大的储氢系统了。目前70兆怕的储氢系统，能量密度才每升800Wh。
燃料电池技术：主要是膜电极与空压机技术。一个是寿命问题，国内还只能做到几千小时耐久，日本丰田已经可以做到上万甚至几万小时；另外一个就是供应链问题，很多部件还依赖进口，成本大大上升。
加氢站基础设施建设：纯电动车目前面临充电不便的基础设施问题，氢燃料电池车也逃不过，甚至更严峻。纯电动车虽然充电慢，但除了超级快充站，在家里、单位里也能慢慢充，勉强可以用。若出行特性比较规律，甚至还挺方便，毕竟在家充电也省得跑加油站了，用车成本也更低。
『丰田氢燃料车Mirai』
氢燃料电池车没办法在家里加氢，只能依赖于加氢站；而加氢站成本很高，若用户规模不起来，那就得持续亏本运营，这种鸡生蛋、蛋生鸡的问题就非常难解决。所以普遍认为氢燃料电池车应该先应用在商用车上，因为商用车的路线比较规律，对加氢站数量的需求就比较小了。除此之外，当前的工业副产品氢的纯度不够，在进一步提纯之前，无法直接用于氢燃料电池系统。
电动汽车与氢燃料电池汽车是对立的吗？
对大多数人来说，氢燃料电池车可能是于2018年第一次进入公众视野。有媒体将访问日本丰田事件过度解读，说国内电动汽车技术路线将改弦更张，几千亿补贴打了水漂之类的，想象力丰富。这种说法，实际上就是将氢燃料电池与电动汽车两个技术路线对立了起来。实际情况是这样吗？
首先我们看一下氢燃料电池车的工作原理
氢燃料电池发动机，虽然叫做发动机，但并不直接输出扭转。更准确地说，它是一台“发电机”，输出电能驱动电机，同时也可以给锂电池充电。
这个结构图怎么有点似曾相识？对了，这不就是串联式混合动力汽车吗？事实上的确如此，包括丰田Mirai在内，氢燃料电池车都是“锂电池”+“燃料电池发动机”的混合体，区别只是谁的成分多一点，谁的少一点罢了
如果电池大一点、可外接充电，那不就成了增程式电动汽车，和李想的理想智造ONE差不多啦？其实，就是差不多，只不过李想的增程式是烧油的，而氢燃料电池车的增程器是“烧”氢气的，这就是最主要的区别！
所以说，氢燃料电池车很多情况下，也是增程式电动汽车。既然二者在技术本质上就有如此深的渊源，那么贸然地将两个技术路线置于针锋相对的位置，肯定是不合理的。
理性的观点应该是，电动汽车路线与氢燃料电池技术路线是互补的、相辅相成的。目光长远的汽车企业，肯定不会把这两个路线对立起来。就拿丰田来说，别看它现在力推氢燃料电池，把专利都免费公开了，心窝子都快掏出来了，但在它的战略规划中，氢燃料电池的份额也只是和纯电动差不多。
再举个例子，对氢燃料电池技术不太热衷奥迪(可以一定程度上代表是大众集团的想法)，在它的战略规划中，也是给氢燃料电池车一席之地的。
插电混动、混动、纯电动，傻傻分不清楚，该怎么选购呢？
谈起电动汽车，吃瓜群众立刻就能想到蔚来、威马、小鹏、荣威等一系列品牌，但谈起氢燃料电池车，大家恐怕还没什么印象。所以在此准备简单介绍3家典型相关企业。
第一家是国企，是国内规模最大、综合实力最强的上汽。上汽启动氢燃料电池项目较早，与清华、同济等高校合作，在世博会上就开始试运行了。2016年的时候，推出了国内唯一一款荣威950氢燃料电池乘用车，并采用了先进的70兆帕储氢系统。
『荣威950氢燃料电池乘用车』
第二家可能有点出乎意料，这是一家造车新势力——爱驰汽车。
事实上，其德国子公司爱驰恭博的Gumpert Nathalie，就是一辆甲醇燃料电池跑车。这款跑车由奥迪quattro之父Roland Gumpert亲自操刀设计，百公里加速2.5秒，续航1000公里。
『爱驰Gumpert Nathalie』
值得说道的是，Gumpert Nathalie是甲醇燃料电池，而不是氢燃料电池。甲醇燃料电池分两种：
一种是甲醇重整制氢，相当于在氢燃料电池系统前，增加了一个甲醇制氢装置。这种甲醇燃料电池的优点是反应温度高。
另一种就是直接将甲醇替代氢气，作为燃料电池系统的燃料。
爱驰Gumpert Nathalie采用的是甲醇重整制氢的技术方案，看似是增加了系统复杂度，但在氢气的制取、运输与储存等相关产业链问题的解决都还没有时间表的情况下，不失为一种快刀斩乱麻的优秀方案。
甲醇重整制氢的技术方案实际上就是将氢气的制取、运输与储存等环节，都揽成自己公司的活儿了，这样做虽然可以不依赖于产业链跑得更快，但系统集成与验证的挑战性也会更高。近日，爱驰汽车注资丹麦甲醇燃料电池系统开发商Blue World Technologies，将大大加快研发速度。
去年差不多这个时候，看到了爱驰推出Gumpert Nathalie，心想造车新势力本来就资源有限，怎么还分出精力去搞“只属于未来的”燃料电池技术呢。那个时候，整个行业对氢燃料电池还是偏悲观，甚至是漠视的。没想到一年之后，时来运转，氢燃料电池又有成为焦点的趋势，只能说爱驰的战略眼光还是很犀利的。
第三家企业不是整车企业，而是燃料电池核心零部件供应商亿华通。
亿华通是依托清华大学于2004年成立的，专注于氢燃料电池技术十几年。这十几年间，氢燃料电池技术大局一直不景气，亿华通是一直飘摇，但一直坚持搞技术研发。在读书期间有过交集，所以我也比较熟悉，一直不太看好……
没想到，坚持十几年亿华通终于站在了国内技术的领头羊位置，等到氢燃料电池技术时来运转，又恰逢科创板创立，真的是双喜临门。不得不说，真是一段守得云开见天明的传奇故事！
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