氫：能源不可承受之“輕”

關于氫能這個話題，車云菌經常接觸，也經常寫一些相關的報道。但在傳播這種能源形式絕對清潔的一面的同時，“我”實際上是在思考氫能的不利一面。畢竟，任何事情都有兩面性。我一直相信事物的優點和缺點是相等的。你越是不能忽視優點，缺點就越明顯。那么，我們不妨談談氫能利用的難以忍受的輕盈。

首先，以我們熟悉的氫燃料電池汽車為例：也許我們從很多渠道聽說過氫燃料電池車的優勢，比如快速加油，最終排放的產品只有水等。。。但在車云看來，氫燃料電池汽車很難算是一款完全的新能源汽車，因為它需要不同程度地依賴傳統燃料汽車的基礎設施建設，同時又無法獨立于電動汽車技術而存在。對于氫燃料電池汽車來說，它還需要一個固定的氫燃料加注位置，就像燃料汽車需要一個加油站一樣。由于氫氣在中國是一種受控的危險化學品，普通人接觸氫氣的便利性實際上低于汽油。氫氣控制之所以如此嚴格，是因為當空氣中氫氣的體積濃度在4.0%-75.6%之間時，當遇到遠比汽油危險的火源時，就會發生爆炸。正是因為這種“延長壽命的方式”，氫燃料電池汽車無法像電動汽車一樣讓消費者在家完成充電過程，加油過程也無法由人監督，這與電動汽車相比無疑并不“新鮮”。

氫燃料電池堆（堆）其次，氫燃料電池汽車本質上是一種電動汽車，與電動汽車相似之處在于兩者都需要成熟的三電系統；

不同之處在于，它將懸掛在電動汽車底盤底部的大型扁平電池組變成了幾個不同體積的高壓氫罐，并依靠燃料電池組通過化學反應將氫氣轉化為水和電，并利用產生的電力驅動車輛。因此，從工作原理來看，氫燃料電池汽車特別像增程電動汽車，只是該汽車動力系統中的汽油和發動機的增程部分分別變成了氫燃料電池車的氫罐和燃料電池堆。這也意味著，氫燃料電池堆的性能成為了這款氫燃料電池汽車的“性能瓶頸”。目前，現代汽車氫燃料電池汽車NEXO（下圖）的氫燃料電池堆設計功率為120kW，豐田Mirai和本田Clarity的氫燃料細胞堆設計功率分別為114kW和100kW。

事實上，這個功率水平是目前氫燃料電池汽車的允許性能極限。如果你想提高氫燃料電池的功率，那么隨后的重量和體積增加對這些產品來說是無法承受的。但最重要的是，由于目前的氫燃料電池堆技術嚴重依賴貴金屬“鉑”來進行氫氣和氧氣之間的化學反應，因此提高氫燃料電池組性能所帶來的成本增加將是壓垮氫燃料電池汽車的“最后一塊磚”。因此，目前還沒有所謂的高性能版本的氫燃料電池汽車提供給私人用戶，這使得它看起來比傳統的燃料汽車和電動汽車更接近于概念產品。

既然鉑礦石談論的是“鉑”，那么我們可以談論氫燃料電池汽車由于對這種金屬的依賴而帶來的不確定性。目前，鉑的工業應用主要來自汽車尾氣凈化劑、燃料電池汽車、平板玻璃等行業。根據來自互聯網的數據，2010年全球銷售的245噸鉑中，113噸（46%）用于制造汽車催化轉化器。76噸（31%）用于珠寶；

其余35.5噸用于投資、電極、抗癌藥物、氧傳感器、火花塞和渦輪發動機。因此，如果燃料電池汽車開始大規模推廣，只要基礎燃料電池技術沒有革命性的優化，就必然推高國際市場上的鉑價格（與燃料汽車爭奪鉑），從而將我們對石油的依賴轉向貴金屬礦產資源。然而，鉑礦在世界上的分布極不均衡。根據網絡數據，南非占世界總鉑儲量的82.3%（目前已發現），因此這對那些礦產資源稀缺的國家來說真的不是好消息。

一種帶有大型氫罐的燃料電池汽車。因此，目前氫燃料電池汽車確實無法成為一種獨立的新能源解決方案。當它面對面挑戰傳統燃料汽車和新興電動汽車時，它能給制造商、行業和消費者帶來的好處微乎其微（事實上，沒有人能在不依賴補貼的情況下通過制造和銷售氫能源汽車獲利）。然而，如果將其視為介于傳統燃油車和新興電動汽車之間的“填充”產品，其意義將更加明確。例如，我們經常抱怨傳統燃油公交車和卡車造成的嚴重污染，但從技術角度來看，很難說服客戶用電動汽車取代所有這些污染大戶，因為珍惜時間的物流服務提供商沒有慈善機構讓你花寶貴的時間給拖拉機充電。

然而，如果用氫燃料電池技術來解決這個問題，理論上可以取得良好的效果：一方面，大型商用車的產品形態意味著它們對氫燃料電池的體積和重量不敏感，因此我們可以考慮采取對貴金屬依賴性較小的技術策略；

同時，加氫燃料方便，無需承擔重型電池組的優勢，這使得氫燃料電池拖拉機和公交車與純電動汽車相比具有先天優勢。同時，氫氣作為一種優秀的儲能介質的特性也意味著它比電力更適合分布式發電系統的儲能需求。畢竟，如果儲存技術得當，氫氣可以像化石燃料一樣可靠地儲存，但電池無法做到這一點（它們會自然耗盡電力）。因此，在那些偏遠地區，依靠氫氣作為儲能介質是一個非常好的解決方案。事實上，豐田和本田都會在必要時在其氫燃料電池汽車的規格中添加這樣的條款（日本容易發生頻繁的地震，很容易導致地區停電），氫燃料電池車可以用作小型能源站，產生的電力可以在一定時間內為一個家庭提供緊急電力。

事實上，在航空航天領域，直接使用氫氣早已是一個成熟的案例。美國每次發射航天飛機時，都使用液氫和液氧燃料（比例為1:6）。與液氧煤油和偏二甲肼等傳統火箭燃料相比，這種燃料的熱值更高，比沖更大，因此這也是吸引我們使用氫能的重要因素。基于以上，車云想表達的是，氫能作為一種清潔能源形式，在發展過程中需要更加重視前端生產和流通環節帶來的能源消耗和環境污染。如果為了生產清潔的氫氣而浪費了大量的化石燃料，那就非常不足了。同時，在氫燃料技術的普及迭代過程中，不應將其與傳統的化石燃料系統和更新的電力技術系統割裂開來。我們應該尋找機會升級傳統能源系統，彌補電動系統的不足，比如嘈雜的蔚來“奶媽車”。如果燃料汽車的作用被燃料電池汽車所取代，也許整個事情看起來不會那么不一致。期待早日實現多元化和清潔能源社會，車云覺得自己還有機會看到那一天。關于氫能這個話題，車云菌經常接觸，也經常寫一些相關的報道。但在傳播這種能源形式絕對清潔的一面的同時，“我”實際上是在思考氫能的不利一面。畢竟，任何事情都有兩面性。我一直相信事物的優點和缺點是相等的。你越是不能忽視優點，缺點就越明顯。那么，我們不妨談談氫能利用的難以忍受的輕盈。

首先，以我們熟悉的氫燃料電池汽車為例：也許我們從很多渠道聽說過氫燃料電池車的優勢，比如快速加油，最終排放的產品只有水等。。。但在車云看來，氫燃料電池汽車很難算是一款完全的新能源汽車，因為它需要不同程度地依賴傳統燃料汽車的基礎設施建設，同時又無法獨立于電動汽車技術而存在。對于氫燃料電池汽車來說，它還需要一個固定的氫燃料加注位置，就像燃料汽車需要一個加油站一樣。由于氫氣在中國是一種受控的危險化學品，普通人接觸氫氣的便利性實際上低于汽油。氫氣控制之所以如此嚴格，是因為當空氣中氫氣的體積濃度在4.0%-75.6%之間時，當遇到遠比汽油危險的火源時，就會發生爆炸。正是因為這種“延長壽命的方式”，氫燃料電池汽車無法像電動汽車一樣讓消費者在家完成充電過程，加油過程也無法由人監督，這與電動汽車相比無疑并不“新鮮”。

氫燃料電池堆（堆）其次，氫燃料電池汽車本質上是一種電動汽車，類似于電動……

兩者都需要一個成熟的三電系統；不同之處在于，它將懸掛在電動汽車底盤底部的大型扁平電池組變成了幾個不同體積的高壓氫罐，并依靠燃料電池組通過化學反應將氫氣轉化為水和電，并利用產生的電力驅動車輛。因此，從工作原理來看，氫燃料電池汽車特別像增程電動汽車，只是該汽車動力系統中的汽油和發動機的增程部分分別變成了氫燃料電池車的氫罐和燃料電池堆。這也意味著，氫燃料電池堆的性能成為了這款氫燃料電池汽車的“性能瓶頸”。目前，現代汽車氫燃料電池汽車NEXO（下圖）的氫燃料電池堆設計功率為120kW，豐田Mirai和本田Clarity的氫燃料細胞堆設計功率分別為114kW和100kW。

事實上，這個功率水平是目前氫燃料電池汽車的允許性能極限。如果你想提高氫燃料電池的功率，那么隨后的重量和體積增加對這些產品來說是無法承受的。但最重要的是，由于目前的氫燃料電池堆技術嚴重依賴貴金屬“鉑”來進行氫氣和氧氣之間的化學反應，因此提高氫燃料電池組性能所帶來的成本增加將是壓垮氫燃料電池汽車的“最后一塊磚”。因此，目前還沒有所謂的高性能版本的氫燃料電池汽車提供給私人用戶，這使得它看起來比傳統的燃料汽車和電動汽車更接近于概念產品。

既然鉑礦石談論的是“鉑”，那么我們可以談論氫燃料電池汽車由于對這種金屬的依賴而帶來的不確定性。目前，鉑的工業應用主要來自汽車尾氣凈化劑、燃料電池汽車、平板玻璃等行業。根據來自互聯網的數據，2010年全球銷售的245噸鉑中，113噸（46%）用于制造汽車催化轉化器。76噸（31%）用于珠寶；

其余35.5噸用于投資、電極、抗癌藥物、氧傳感器、火花塞和渦輪發動機。因此，如果燃料電池汽車開始大規模推廣，只要基礎燃料電池技術沒有革命性的優化，就必然推高國際市場上的鉑價格（與燃料汽車爭奪鉑），從而將我們對石油的依賴轉向貴金屬礦產資源。然而，鉑礦在世界上的分布極不均衡。根據網絡數據，南非占世界總鉑儲量的82.3%（目前已發現），因此這對那些礦產資源稀缺的國家來說真的不是好消息。

一種帶有大型氫罐的燃料電池汽車。因此，目前氫燃料電池汽車確實無法成為一種獨立的新能源解決方案。當它面對面挑戰傳統燃料汽車和新興電動汽車時，它能給制造商、行業和消費者帶來的好處微乎其微（事實上，沒有人能在不依賴補貼的情況下通過制造和銷售氫能源汽車獲利）。然而，如果將其視為介于傳統燃油車和新興電動汽車之間的“填充”產品，其意義將更加明確。例如，我們經常抱怨傳統燃油公交車和卡車造成的嚴重污染，但從技術角度來看，很難說服客戶用電動汽車取代所有這些污染大戶，因為珍惜時間的物流服務提供商沒有慈善機構讓你花寶貴的時間給拖拉機充電。

然而，如果用氫燃料電池技術來解決這個問題，理論上可以取得良好的效果：一方面，大型商用車的產品形態意味著它們對氫燃料電池的體積和重量不敏感，因此我們可以考慮采取對貴金屬依賴性較小的技術策略；同時，加氫燃料方便，無需承擔重型電池組的優勢，這使得氫燃料電池拖拉機和公交車與純電動汽車相比具有先天優勢。同時，氫氣作為一種優秀的儲能介質的特性也意味著它比電力更適合分布式發電系統的儲能需求。畢竟，如果儲存技術得當，氫氣可以像化石燃料一樣可靠地儲存，但電池無法做到這一點（它們會自然耗盡電力）。因此，在那些偏遠地區，依靠氫氣作為儲能介質是一個非常好的解決方案。事實上，豐田和本田都會在必要時在其氫燃料電池汽車的規格中添加這樣的條款（日本容易發生頻繁的地震，很容易導致地區停電），氫燃料電池車可以用作小型能源站，產生的電力可以在一定時間內為一個家庭提供緊急電力。

事實上，在航空航天領域，直接使用氫氣早已是一個成熟的案例。美國每次發射航天飛機時，都使用液氫和液氧燃料（比例為1:6）。與液氧煤油和偏二甲肼等傳統火箭燃料相比，這種燃料的熱值更高，比沖更大，因此這也是吸引我們使用氫能的重要因素。基于以上，車云想表達的是，氫能作為一種清潔能源形式，在發展過程中需要更加重視前端生產和流通環節帶來的能源消耗和環境污染。如果為了生產清潔的氫氣而浪費了大量的化石燃料，那就非常不足了。同時，在氫燃料技術的普及迭代過程中，不應將其與傳統的化石燃料系統和更新的電力技術系統割裂開來。我們應該尋找機會升級傳統能源系統，彌補電動系統的不足，比如嘈雜的蔚來“奶媽車”。如果燃料汽車的作用被燃料電池汽車所取代，也許整個事情看起來不會那么不一致。期待早日實現多元化和清潔能源社會，車云覺得自己還有機會看到那一天。

標簽：本田豐田發現蔚來現代

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