近年來，新能源車的消費趨勢開始逐步趕超傳統(tǒng)燃油車。說明汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢和消費者購車認同都開始逐步傾向于新能源領域。而逐步取代傳統(tǒng)燃油車的首當其沖就是純電和插電混動車型。但要從環(huán)保維度來看，純電和插電混動車型仍舊會在廢棄電池組處理及燃油消耗等方面存在種種問題。所以嚴格意義來講，使用氫燃料電池的車型，才是從制造到使用再到回收，全環(huán)節(jié)最優(yōu)解的產(chǎn)物。可為什么以氫能源為首的燃料電池車經(jīng)過這么多年的發(fā)展依舊無法實現(xiàn)高度普及呢？

 

氫能源車大致分為兩類，一類是以氫作為內(nèi)燃機燃料，實現(xiàn)化學能轉換機械能，考慮效率等問題目前不是汽車行業(yè)主要發(fā)展方向。另一類是利用將氫和氧的化學能轉換成電能實現(xiàn)發(fā)電。原理本質(zhì)上就是電解水的逆反應，氫和氧分別到正極和負極，氫和電解質(zhì)發(fā)生反應放出電子，反應后的氫到負極與氧形成水”。這也是目前各大車所使用的主要技術線路。

 

相比傳統(tǒng)內(nèi)燃機，氫燃料電池技術不存在“進氣、壓縮、做功、排氣”的四個環(huán)節(jié)，產(chǎn)生的熱量小、沒有摩擦損耗、生成電的速度也快，最關鍵的是6成以上的轉換效率遠遠高于內(nèi)燃機的3-4成。

 

另外氫能源動力也是一種非常早就被人類利用的“燃料”，甚至首輛氫內(nèi)燃車在19世紀初就出現(xiàn)了，只是因為各種各樣的原因和利益關系，被埋沒在歷史長河中，由于與主題無關就不展開了。

 

在銷量方面，截止2021年3月底，作為量產(chǎn)氫燃料電池車的急先鋒們，現(xiàn)代Nexo累計銷量14768輛，豐田Mirai累計銷量13963輛?？梢娂词故菤淙剂想姵剀嚨念^部產(chǎn)品，表現(xiàn)也不容樂觀。不過這并不代表著，氫燃料電池就是條錯誤的道路，因為像奔馳、寶馬、奧迪、日產(chǎn)、福特等多家車企都先后涉足氫燃料電池這條技術路線。雖然有不少廠家已退出轉向純電領域，但也有像寶馬X5氫能源計劃、i Hydrogen NEXT、奧迪h-tron Quattro等產(chǎn)品仍在等待市場時機。之所以會造成這種搖擺不定的局面，還要從氫能源電池技術、加氫站和消費者認知等方面來看。

 

毫無疑問氫燃料電池應用在車上最大的優(yōu)勢就是環(huán)保。生產(chǎn)環(huán)節(jié)不論風能、水能、太陽能等，都能輕松將水轉化成電，然后通過電解水制成氫。然后再通過氫與氧生成水的催化反應過程中生成電能。循環(huán)往復的過程中沒有氮氧化物、硫化物、二氧化碳等污染物排放，也不需要加注催化劑，循環(huán)使用成本和維護成本都更低。

 

使用氫能源電池的車型對于地勢和使用環(huán)境的要求并不像傳統(tǒng)燃油車那么高，行駛品質(zhì)看齊電車，使用環(huán)境也更廣泛。

 

氫燃料加注效率比肩傳統(tǒng)燃油，3-5分鐘就能補能500-800公里。電車充電效率低，受環(huán)境影響大，不同季節(jié)下續(xù)航變化也大。而且就算比較價格，目前國內(nèi)尚未的情況下仍比汽油價格低很多。

 

另外氫燃料的存儲安全性其實很高，可以同理使用液化石油氣的車型，同樣也可以看齊傳統(tǒng)燃油車。若安全方面有問題多個國家也不會允許氫燃料車上路，而且國內(nèi)目前在上海、北京、深圳、張家口、柳州等多地均建有加氫站，初期面向商用市場及部分特定人群的乘用市場，后期也會逐步轉向民用化的乘用市場。

 

 

氫燃料電池對技術的要求比純電動高，氫燃料電池技術的攻克，反應效率和輸出功率密度等都需要至少兩代產(chǎn)品的技術沉淀。不論老牌車企還是新入局的車企，都需要重新開發(fā)整套的動力總成，顯然與“彎道超車”的理論相違背。而0基礎的企業(yè)不僅開發(fā)周期長，開發(fā)成本高。主流供應商也沒有現(xiàn)成的方案提供代工廠家，遠不及純電新能源車入門門檻低。通過電池、電機、電控的采購，其他方面照搬傳統(tǒng)造車行業(yè)的采購流程就能輕松實現(xiàn)。

 

另外日本車企在氫能源領域的研發(fā)開始得很早，占據(jù)了大量的專利，就像前面提到的，單豐田Mirai一款車型就擁有超過5000項專利技術，很多技術尚未脫離技術保護期，相似的技術開發(fā)變得艱難。間接的讓不少年輕的汽車品牌遇到了技術壁壘。資本自然也轉向了更容易實現(xiàn)，且平臺更開放的純電車型研發(fā)。

 

再有建設加氫站也不容易，國內(nèi)政策目前還比較籠統(tǒng)，雖有補貼但單日運營成本至少要銷售200-300KG才能勉強不虧。就目前來看，已落成的加氫站全國總量僅120余家，普及度較低，而且基本都是面向商用需求的。僅個別城市有針對性的建設了一小部分，還需要整個行業(yè)和更高層面的支持和推廣。要知道電動車起步階段，大量充電站的建設是在相關部門的大力扶持，政策引導下才一步一步達到如今的普及度。甚至連換電站也是這幾年才有車企推行方案，其他車企參與。而像蔚來這樣大量投入換電站的品牌還很少，蔚來目前在全國設立的換電站不過也就兩三百家，遠不能滿足需求。

 

其實不只是國內(nèi)，截止到去年年底，氫燃料電池推行最廣的日本、美國、德國也只建成了142座、75座和100座加氫站，而國土面積那么小韓國都有60座，相比之下國內(nèi)的加氫站普及還有很長的路要走。

 

再看氫氣的制取，雖然制成氫氣很容易，但普遍是低純度的，氫燃料電池的反應效率是個問題。目前制取方式主要靠化工生產(chǎn)，高純度氫氣成本高，長遠來看，大量生產(chǎn)需要利用到電解水制氫的規(guī)模化生產(chǎn)，對于制氫行業(yè)來說也是一場變革。

 

綜上不難發(fā)現(xiàn)為什么很多汽車品牌都在氫燃料電池車上搖擺不定了。不過個人認為雖然現(xiàn)階段氫燃料電池車要面對的問題還有很多，但并不代表就不適合未來在國內(nèi)發(fā)展。往前推幾年，碳中和、歐7排放標準等等嚴苛概念都未推出，以當時的環(huán)保需求和市場發(fā)展前景來看，發(fā)展氫燃料電池車費力不討好，顯然不適合市場規(guī)律。但就目前的環(huán)保趨勢來看，在傳統(tǒng)燃油車上繼續(xù)下大量人力物力去攻克排放、能耗、性能問題，顯然是各大車企所不能承擔的。因此在各國紛紛發(fā)布燃油車禁售年限后，越來越多的車企開始投身新能源車的設計和研發(fā)。

 

那么最終研發(fā)分支就會落在純電和新型燃料上，以目前的技術水平來看，純電車型的充電基建問題正在逐步解決，主要攻克難題集中在充電效率和能量密度上，充電效率通過軟硬件的不斷升級，其實相對容易解決，但能量密度就要牽扯到封包工藝、散熱、穩(wěn)定性、原材料的選擇等方面上。散熱加溫可以通過溫控系統(tǒng)解決，但環(huán)境溫度我們無法左右，在不同季節(jié)下，電池的放電穩(wěn)定性各有不同，能量密度低的磷酸鐵鋰受溫度影響大，能量密度高的三元鋰安全性目前有所提升，但長遠角度來看，仍有太多未知數(shù)。續(xù)航焦慮的問題在短期內(nèi)幾乎沒有最優(yōu)解。再有就是像電池會用到的鎳、錳、鋰等原材料的供應、開采、回收本身來說又是一種循環(huán)。對環(huán)境的二次污染是一方面，部分原材料在我國的存儲量遠不及澳大利亞或印尼等國家的，未來很容易像石油一樣受制于人。

 

而氫燃料電池車的開發(fā)利用，在長遠角度來看其實是更加適合我們的。首先加工制造相對容易，取材也簡單，降低高密度液化氫的成本，增加制氫場和加氫站也只是時間和數(shù)量的問題。另外在國務院辦公廳印發(fā)的《新能源車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中也給出了2035年的目標之一是燃料電池汽車實現(xiàn)商用化應用。也就是說全面商用化以后，轉向民用化的效率更高。

 

最后再把視野看向國內(nèi)的一些汽車品牌，例如長城、上汽、吉利、廣汽、長安、東風等諸多企業(yè)都在布局。其中長城汽車的氫檸技術經(jīng)5年研發(fā)成型，從燃料電池堆、燃料電池發(fā)電機到儲氫瓶、高壓儲氫閥門再到氫安全、液氫工藝實現(xiàn)了核心技術的完全自主化。而在性能層面，功率密度達到4.2kW/L，雖稍遜于行業(yè)領頭羊的豐田。但這套系統(tǒng)的應用平臺同時覆蓋了商用車和乘用車，在效率、功率密度、可靠性、不同環(huán)境適應性、低制造成本等方面均有不少亮點。

 

上汽方面則在商用氫能源車方面起步較早，自2001年開始就已經(jīng)在研發(fā)氫燃料電池技術路線。也曾先后推出過使用氫燃料電池的申沃FCV大巴、FCV80小客、榮威950 Fuel Cell轎車等。以最新的邁克薩斯MPV車型EUNIQ7 Fuel Cell為例，它使用了新一代車用質(zhì)子交換膜燃料電池電堆，電堆功率130kW，而理論上可以支持200kW，起功率密度達到了3.8kW/L，基本看齊第一代的豐田Mirai，但在商用和民用兩個領域都可以輕松適配。

 

吉利方面則相對保守，目前僅在商用車市場進行投放產(chǎn)品，旗下的氫燃料電池公交車遠程F12同樣采用了類似技術路線，可以實現(xiàn)百公里7.5kg的少量氫氣消耗，運營成本大幅下降，甚至比充商用電的成本更低。

 

屬于氫燃料電池的時代即將到來，但還沒有完全到來。愈發(fā)嚴苛的排放標準、久久無法突破的充電效率和能量密度，無形中都變成了時代推手。放眼未來，氫能源的優(yōu)勢已經(jīng)變得顯而易見，無論是在企業(yè)層面還是國家戰(zhàn)略層面。所以我認為完全沒必要再像幾年前一樣盲目看衰，隨著技術、趨勢和政策的發(fā)展與引導，也許2035年時氫燃料電池車或?qū)⒊蔀槠囼?qū)動媒介的新主宰。