近年來(lái)，新能源車的消費(fèi)趨勢(shì)開(kāi)始逐步趕超傳統(tǒng)燃油車。說(shuō)明汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和消費(fèi)者購(gòu)車認(rèn)同都開(kāi)始逐步傾向于新能源領(lǐng)域。而逐步取代傳統(tǒng)燃油車的首當(dāng)其沖就是純電和插電混動(dòng)車型。但要從環(huán)保維度來(lái)看，純電和插電混動(dòng)車型仍舊會(huì)在廢棄電池組處理及燃油消耗等方面存在種種問(wèn)題。所以嚴(yán)格意義來(lái)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(guò)這么多年的發(fā)展依舊無(wú)法實(shí)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(jī)燃料，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)換機(jī)械能，考慮效率等問(wèn)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(xué)能轉(zhuǎn)換成電能實(shí)現(xiàn)發(fā)電。原理本質(zhì)上就是電解水的逆反應(yīng)，氫和氧分別到正極和負(fù)極，氫和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)放出電子，反應(yīng)后的氫到負(fù)極與氧形成水”。這也是目前各大車所使用的主要技術(shù)線路。

 

相比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，氫燃料電池技術(shù)不存在“進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣”的四個(gè)環(huán)節(jié)，產(chǎn)生的熱量小、沒(méi)有摩擦損耗、生成電的速度也快，最關(guān)鍵的是6成以上的轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī)的3-4成。

 

另外氫能源動(dòng)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(jì)初就出現(xiàn)了，只是因?yàn)楦鞣N各樣的原因和利益關(guān)系，被埋沒(méi)在歷史長(zhǎng)河中，由于與主題無(wú)關(guān)就不展開(kāi)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(jì)銷量14768輛，豐田Mirai累計(jì)銷量13963輛。可見(jiàn)即使是氫燃料電池車的頭部產(chǎn)品，表現(xiàn)也不容樂(lè)觀。不過(guò)這并不代表著，氫燃料電池就是條錯(cuò)誤的道路，因?yàn)橄癖捡Y、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(shù)路線。雖然有不少?gòu)S家已退出轉(zhuǎn)向純電領(lǐng)域，但也有像寶馬X5氫能源計(jì)劃、i Hydrogen NEXT、奧迪h-tron Quattro等產(chǎn)品仍在等待市場(chǎng)時(shí)機(jī)。之所以會(huì)造成這種搖擺不定的局面，還要從氫能源電池技術(shù)、加氫站和消費(fèi)者認(rèn)知等方面來(lái)看。

 

毫無(wú)疑問(wèn)氫燃料電池應(yīng)用在車上最大的優(yōu)勢(shì)就是環(huán)保。生產(chǎn)環(huán)節(jié)不論風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能等，都能輕松將水轉(zhuǎn)化成電，然后通過(guò)電解水制成氫。然后再通過(guò)氫與氧生成水的催化反應(yīng)過(guò)程中生成電能。循環(huán)往復(fù)的過(guò)程中沒(méi)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(hù)成本都更低。

 

使用氫能源電池的車型對(duì)于地勢(shì)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(bǔ)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(jià)格，目前國(guó)內(nèi)尚未的情況下仍比汽油價(jià)格低很多。

 

另外氫燃料的存儲(chǔ)安全性其實(shí)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(wèn)題多個(gè)國(guó)家也不會(huì)允許氫燃料車上路，而且國(guó)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(chǎng)及部分特定人群的乘用市場(chǎng)，后期也會(huì)逐步轉(zhuǎn)向民用化的乘用市場(chǎng)。

 

 

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

 

另外日本車企在氫能源領(lǐng)域的研發(fā)開(kāi)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(guò)5000項(xiàng)專利技術(shù)，很多技術(shù)尚未脫離技術(shù)保護(hù)期，相似的技術(shù)開(kāi)發(fā)變得艱難。間接的讓不少年輕的汽車品牌遇到了技術(shù)壁壘。資本自然也轉(zhuǎn)向了更容易實(shí)現(xiàn)，且平臺(tái)更開(kāi)放的純電車型研發(fā)。

 

再有建設(shè)加氫站也不容易，國(guó)內(nèi)政策目前還比較籠統(tǒng)，雖有補(bǔ)貼但單日運(yùn)營(yíng)成本至少要銷售200-300KG才能勉強(qiáng)不虧。就目前來(lái)看，已落成的加氫站全國(guó)總量?jī)H120余家，普及度較低，而且基本都是面向商用需求的。僅個(gè)別城市有針對(duì)性的建設(shè)了一小部分，還需要整個(gè)行業(yè)和更高層面的支持和推廣。要知道電動(dòng)車起步階段，大量充電站的建設(shè)是在相關(guān)部門的大力扶持，政策引導(dǎo)下才一步一步達(dá)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(lái)這樣大量投入換電站的品牌還很少，蔚來(lái)目前在全國(guó)設(shè)立的換電站不過(guò)也就兩三百家，遠(yuǎn)不能滿足需求。

 

其實(shí)不只是國(guó)內(nèi)，截止到去年年底，氫燃料電池推行最廣的日本、美國(guó)、德國(guó)也只建成了142座、75座和100座加氫站，而國(guó)土面積那么小韓國(guó)都有60座，相比之下國(guó)內(nèi)的加氫站普及還有很長(zhǎng)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(yīng)效率是個(gè)問(wèn)題。目前制取方式主要靠化工生產(chǎn)，高純度氫氣成本高，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)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(duì)于制氫行業(yè)來(lái)說(shuō)也是一場(chǎng)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(guò)個(gè)人認(rèn)為雖然現(xiàn)階段氫燃料電池車要面對(duì)的問(wèn)題還有很多，但并不代表就不適合未來(lái)在國(guó)內(nèi)發(fā)展。往前推幾年，碳中和、歐7排放標(biāo)準(zhǔn)等等嚴(yán)苛概念都未推出，以當(dāng)時(shí)的環(huán)保需求和市場(chǎng)發(fā)展前景來(lái)看，發(fā)展氫燃料電池車費(fèi)力不討好，顯然不適合市場(chǎng)規(guī)律。但就目前的環(huán)保趨勢(shì)來(lái)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(wèn)題，顯然是各大車企所不能承擔(dān)的。因此在各國(guó)紛紛發(fā)布燃油車禁售年限后，越來(lái)越多的車企開(kāi)始投身新能源車的設(shè)計(jì)和研發(fā)。

 

那么最終研發(fā)分支就會(huì)落在純電和新型燃料上，以目前的技術(shù)水平來(lái)看，純電車型的充電基建問(wèn)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(guò)軟硬件的不斷升級(jí)，其實(shí)相對(duì)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(guò)溫控系統(tǒng)解決，但環(huán)境溫度我們無(wú)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(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，仍有太多未知數(shù)。續(xù)航焦慮的問(wèn)題在短期內(nèi)幾乎沒(méi)有最優(yōu)解。再有就是像電池會(huì)用到的鎳、錳、鋰等原材料的供應(yīng)、開(kāi)采、回收本身來(lái)說(shuō)又是一種循環(huán)。對(duì)環(huán)境的二次污染是一方面，部分原材料在我國(guó)的存儲(chǔ)量遠(yuǎn)不及澳大利亞或印尼等國(guó)家的，未來(lái)很容易像石油一樣受制于人。

 

而氫燃料電池車的開(kāi)發(fā)利用，在長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看其實(shí)是更加適合我們的。首先加工制造相對(duì)容易，取材也簡(jiǎn)單，降低高密度液化氫的成本，增加制氫場(chǎng)和加氫站也只是時(shí)間和數(shù)量的問(wèn)題。另外在國(guó)務(wù)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(biāo)之一是燃料電池汽車實(shí)現(xiàn)商用化應(yīng)用。也就是說(shuō)全面商用化以后，轉(zhuǎn)向民用化的效率更高。

 

最后再把視野看向國(guó)內(nèi)的一些汽車品牌，例如長(zhǎng)城、上汽、吉利、廣汽、長(zhǎng)安、東風(fēng)等諸多企業(yè)都在布局。其中長(zhǎng)城汽車的氫檸技術(shù)經(jīng)5年研發(fā)成型，從燃料電池堆、燃料電池發(fā)電機(jī)到儲(chǔ)氫瓶、高壓儲(chǔ)氫閥門再到氫安全、液氫工藝實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)的完全自主化。而在性能層面，功率密度達(dá)到4.2kW/L，雖稍遜于行業(yè)領(lǐng)頭羊的豐田。但這套系統(tǒng)的應(yīng)用平臺(tái)同時(shí)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(yīng)性、低制造成本等方面均有不少亮點(diǎn)。

 

上汽方面則在商用氫能源車方面起步較早，自2001年開(kāi)始就已經(jīng)在研發(fā)氫燃料電池技術(shù)路線。也曾先后推出過(guò)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(dá)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(gè)領(lǐng)域都可以輕松適配。

 

吉利方面則相對(duì)保守，目前僅在商用車市場(chǎng)進(jìn)行投放產(chǎn)品，旗下的氫燃料電池公交車遠(yuǎn)程F12同樣采用了類似技術(shù)路線，可以實(shí)現(xiàn)百公里7.5kg的少量氫氣消耗，運(yùn)營(yíng)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(shí)代即將到來(lái)，但還沒(méi)有完全到來(lái)。愈發(fā)嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)、久久無(wú)法突破的充電效率和能量密度，無(wú)形中都變成了時(shí)代推手。放眼未來(lái)，氫能源的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)變得顯而易見(jiàn)，無(wú)論是在企業(yè)層面還是國(guó)家戰(zhàn)略層面。所以我認(rèn)為完全沒(méi)必要再像幾年前一樣盲目看衰，隨著技術(shù)、趨勢(shì)和政策的發(fā)展與引導(dǎo)，也許2035年時(shí)氫燃料電池車或?qū)⒊蔀槠囼?qū)動(dòng)媒介的新主宰。