近些年，隨著低碳減排成為衡量車企發(fā)展水平的重要指標，同新能源相關的各項技術，受關注程度也變得越來越高。除純電動、混合動力、插電式混合動力和增程式等技術外，氫能源汽車也由之前日韓車企的“一枝獨秀”，到被更多車企所提及和重視。在國內，吉利、長城汽車都曾經發(fā)布過相關技術，另一些大型車企也在長期規(guī)劃中為氫能源汽車留有一席之地。氫能源汽車究竟離我們有多遠，這項被稱為“新能源汽車終極發(fā)展方案”的技術，真的能改變未來的出行生活么?
褒貶不一的氫燃料電池技術
許多不了解氫能源技術的人，會錯誤地認為氫能源汽車是靠內燃機驅動的車型，只是燃料由汽油或柴油換成了氫氣。實際上，氫能源汽車的準確名稱應該叫做氫燃料電池汽車。它的工作原理是氫氣在陽極通過擴散層，在催化劑作用下生成氫離子，氫離子通過質子交換膜到達陰極，并在催化劑作用下與氧氣生成水。這個反應過程中產生的電流將被輸送至外電路，靠電能驅動汽車。
也就是說，氫燃料電池車本質上是電動車，加注氫氣的目的是為了制取電能，這與增程式電動車屬于同一種驅動思路。
此外，氫燃料電池車并不是新鮮事物。上世紀70年代石油危機時，汽車業(yè)界就曾經掀起過一次氫燃料電池技術研究熱潮。在支持者眼中，氫燃料電池具有能量密度高(為鋰電池的100倍以上)、低溫性能好、續(xù)航里程長、加氫速度快等優(yōu)點。
特別是氫燃料電池汽車的最終生成物是清潔無污染的水，因此很多人都將這項技術比作新能源汽車的“終極發(fā)展方案”。
不過由于氫燃料電池與純電動技術相比，增加了一次能量轉換，造成了不必要的能量損耗，因此這項技術反對者同樣不少，且其中不乏汽車業(yè)界的重磅人物。特斯拉CEO埃隆·馬斯克就曾明確表示“氫燃料電池沒有未來”，大眾集團CEO赫伯特·迪斯同樣對氫燃料電池技術的應用前景不看好，他認為在未來十年時間內，氫燃料電池技術都不太可能被應用在乘用車上。
“一枝獨秀”的日韓氫能源乘用車
迪斯并不看好的氫能源乘用車，是一個怎樣的發(fā)展現狀呢?
實際上，目前也確實只有日本和韓國的少數車企聚焦于量產氫燃料電池乘用車。其中比較有代表性的如豐田Mirai、本田Clarity、現代NEXO等。
即使這僅有的幾款車型，也沒有交出令人滿意的市場成績單。以豐田氫燃料電池乘用車Mirai為例，該車于2014年正式推出，并于2020年推出第二代車型。但6年時間里累計銷量僅為1.1萬輛，與豐田每年在全球市場超千萬輛的銷售總量相比，僅約占0.1%左右。
日韓車企之所以“逆勢”布局氫燃料電池乘用車，與各自國家能源結構有著緊密關系。同樣以日本為例，由于一次能源極度匱乏，工業(yè)生產和日常生活的能源大量依賴進口。尤其是2011年福島核事故之后，日本將占電力結構30%的核電全部停運，更加劇了日本能源問題。
2014年，日本制定了氫氣生產、儲存、運輸和應用的戰(zhàn)略路線圖，其中交通領域的氫能替代任務十分艱巨。按照規(guī)定目標，2025年日本將有20萬輛氫燃料電池車上路行駛，2030年這一數字將擴大至80萬輛，同時加氫站數量將達到900個——而截至2020年底，全球加氫站總數也僅為544座。
除政策層面外，以豐田、本田為代表的日本車企已經積累了大量氫燃料電池技術和專利，豐田甚至規(guī)劃建立一座占地175英畝的“未來城市”，該城市將主要由氫燃料電池供電。如果全球汽車圈其他玩家都不在這條賽道上共同下注，那么豐田、本田包括現代所擁有的技術和專利再多，也無法轉化成實際的商業(yè)效益，這也成為上述車企持續(xù)推廣氫燃料電池技術的動力之一。
氫能源目前更適合商用車領域
同日本和韓國相比，我國目前氫燃料電池技術的發(fā)展仍舊集中在商用車領域。
中汽協相關數據顯示，2020年我國氫燃料電池汽車產銷量分別為1204輛和1182輛，全部為商用車。截至2020年底，我國累計推廣氫燃料電池汽車共約7200輛，其中絕大部分為物流車和客車。
那么，被國內各主要車企多次提及的氫燃料電池乘用車，離我們究竟還有多遠呢?
答案恐怕并不樂觀。首先，與純電動車核心部件為電機、電控、電池不同的是，氫燃料電池的核心部件為膜電極和空壓機，國內企業(yè)目前在這些核心部件方面并不具備優(yōu)勢，不存在電動車那種短期內彎道超車的可能性。
此外，催化劑在氫燃料電池內部起著舉足輕重的作用。目前氫燃料電池電堆用的催化劑仍是鉑，這是一種十分稀少的貴金屬，全球目前探明儲量僅為十余萬噸。同時，我國企業(yè)對鉑催化劑的使用效率也低于海外競爭對手。有資料顯示，豐田對于鉑的單位用量可達到0.2g/kW，而國內企業(yè)的鉑單位用量則為0.4g/kW。
由此可見，即使國內主流車企看好氫燃料電池的發(fā)展，但商用車仍將是未來相當長一段時間內該技術的主要應用場景。除技術瓶頸外，占我國汽車保有量12%的商用車目前制造了道路交通56%的碳排放，氫能可以作為柴油的有效替代方案。此外還要考慮建設加氫站的成本問題。一座加氫站的建設成本接近1200萬元，而一個加油站的建設成本約為200萬元。由于商用車運營模式和路線較為固定，只需在沿線建立相對少的加氫站即可滿足使用量要求，并將成本降至合理水平。
氫能源乘用車還要等多久
氫燃料電池乘用車我們還要等多久?要解答這個問題，有必要了解一下灰氫、藍氫和綠氫的概念。
灰氫指的是通過化石燃料燃燒產生的氫氣，這種制氫技術最為簡單且成本低，但生產過程中會產生大量的二氧化碳排放。藍氫是指將天然氣通過蒸汽甲烷重整或自熱蒸汽重整制氫，與灰氫相比，藍氫產生的溫室氣體排放相對較少。綠氫則是通過可再生能源制造氫氣，如最常見的電解水制氫，在生產綠氫的過程中將不會產生碳排放。
由于我國已經制定了明確的碳達峰和碳中和時間表，為了助力實現目標，上述三種制氫方法中，綠氫顯然成為最合理的選擇。
從我國目前能源結構和分布狀況來看，未來將有望建成一個由光伏發(fā)電-特高壓輸電-儲能設備-新能源汽車的全新能源大閉環(huán)。在這個閉環(huán)中，從我國西北地區(qū)通過光伏發(fā)電產生的大量電能，將通過特高壓輸電技術被送往東南部經濟活躍地區(qū)。這些電能達到東南部地區(qū)后，一部分通過儲能電池的形式儲存起來，由于氫氣的儲能時間和儲能密度遠遠高于電池，因此將有相當一部分電能會以電解水制氫的形式，也就是綠氫被儲存下來。
此時，被車企心心念念的新能源乘用車作為能源閉環(huán)的最后一個關鍵節(jié)點，將終于有了用武之地。同時，在相關技術越發(fā)成熟和加氫站建設成本降低的雙重加持下，氫燃料電池乘用車才會顯現大規(guī)模普及的機會，成為未來出行的主角。
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