第37期 | 氫能源汽車難以突破的三個缺點

HI，大家好，我是陳德義。上周參加了小二班汽車分會的活動，期間有好多人提到氫能源汽車，很多人都比較看好這一塊市場，覺得氫能源更環保，但我個人可能持不同的意見。

氫能源汽車分類

氫能源汽車分為兩種：一種是氫内燃機汽車，與傳統燃油車結構差不多，隻是使用的燃料不一樣。傳統燃料油車通過汽車内部燃燒汽油柴油，産生熱能，進而轉化成動力。而氫能源汽車是通過燃燒氫氣産生動力。

另外一種是氫燃料電池車，是通過氫氣和空氣中的氧氣，在燃料電池當中産生電力，進而轉化成動力。

目前，雖然氫能内燃機的技術比較成熟，但是出于自動駕駛、智能網聯的考慮，電能更符合未來的趨勢，是以目前氫氣燃料電池汽車，是當下主要的研究方向。

氫燃料的三個優點

氫能之是以被大家看好，主要有三個方面的優點：

一是更環保。氫能汽車尾氣排放隻有水，沒有其他任何的污染物，更不涉及到溫室氣體，這是它的第一個優點。

第二個優點是加氫時間比較短。一輛純電動汽車要想充滿電，可能需要幾個小時。而一輛氫能源汽車一次加滿氫，隻需要3-5分鐘。

第三個優點是氫能很安全，不容易爆炸。這個可能跟很多人的直覺不太一樣，在很多人的印象當中，氫是很容易燃燒的，這個可能是源自于學校裡的實驗課。氫氣要想燃燒需要同時滿足兩個條件：一是氫的濃度足夠高，太低或者太高都不行；二是需要點火。

而氫燃料電池是不需要點燃氫氣的，它跟锂電池一樣，是有正負極的。正極提供氧氣，負極提供氫氣，通過作用形成電流，在氫燃料電池當中是沒有任何火焰出現的。

說到這裡，也許有人會聯想到氫氣球，說氫氣球很容易爆炸。那麼氫氣燃料罐是不是也很容易爆炸？其實不是的！氫氣球之是以爆炸，是因為氣球的材料非常地薄。而儲氫罐是非常非常厚的，即使你用普通的手槍打，也不會有什麼問題。

這是氫燃料的三個優點：環保、加氫時間短、燃料更安全。

氫燃料的三個缺點

但氫燃料也有三個目前難以突破的缺點：

一是制造氫氣的方式不環保。氫能源是很環保，但氫能源是沒有礦藏的，都是通過化學反應，或者從水分子當中分離出來的。現在全球95%以上的氫氣，都是靠化石能源制造出來的。

制造氫氣的方式有兩種：第一種是通過甲烷和蒸氣制氫，這種方法生産了全球一半左右的氫，這種方法有一個缺點，就是技術當中的甲烷，大約會有7%會洩露到大氣層當中，而甲烷的溫室效應是二氧化碳的28倍。是以用氫燃料很環保，沒有增加溫室氣體，但是在制氫的過程當中，就把這個缺口給補上了。另外，用這種方法制氫，一公斤的氫需要消耗11度電。

第二種制氫的方法是電解，在充滿電解液的電解槽中通入直流電，将水分子當中的氫氣和氧氣分離出來。這種方法制造成1公斤的氫氣，大約需要消耗48度電。

以上兩種方法制氫，都需要消耗一定的的電能，而目前的電能又普遍來自于火力發電。另外，即使用太陽能發電，氫能也比純電動汽車多一次損耗。

太陽能給電動汽車充電，這裡幾乎不存在什麼損耗。而用太陽能制氫，先是耗電，之後還要處理、壓縮、封裝、運輸，最後大約會有一半的能量會被浪費掉。這是氫氣的第一個缺點：制氫的方式會存在污染和能量損耗。

第二個缺點是運輸的成本高。石油一般采用油罐車進行運輸，天然氣主要采用管道進行運輸。對于氫氣來說，如果一個加氫站日消耗達到10噸以上，供貨距離超過200公裡，那采用管道運輸是比較劃算的。但是氫氣管道的建設成本特别特别的高，價格是天然氣管道的1-2倍。

即使有人說不差錢，那氫氣管道還有一個安全性的問題，沿途的居民是否同意你鋪設？是否願意在腳底下每天踩着氫氣？

另外即使有錢，沿途的居民也同意你鋪設，但加氫站每天想要賣出10噸的氫，這幾乎是一個不可能達到的名額。一般來說1公斤氫氣可以提供100公裡的續航，10噸氫就相當于提供了100萬公裡的續航。

我們對比一下傳統的加油站，一般的加油站每天能賣出20—100噸的汽油，如果每8L汽油能提供100公裡續航的話，那加油站每天賣出的汽油，就是提供的續航是2—11萬公裡。這相比日消耗10噸的加氫站，續航公裡差了10倍。

這也就意味着加氫站每天的生意規模，要比最繁忙的加油站大10倍，要比普通的加油站大50倍，這目前是絕對不可能的，是以加氫站鋪設管道的可能性不大。

運輸的方式隻能采用傳統的罐裝貨車進行運輸，但用貨車進行運輸又會有一個新問題：那就是氫氣實在實在太輕了，即便把氫氣壓縮到700個大氣壓的高壓，也不是很重，但為了承受這樣的高壓，裝氫氣罐子的外殼就要非常的厚。

這就導緻一個結果是，比如一輛隻拉了500公斤氫氣的貨車，車身的總重量可能會高達50噸。這也就意味，這輛車的拉貨效率隻有1%這樣的效率，低的令人發指。

傳統燃油車的拉貨效率一般是在50%以上，如7噸的油罐車能拉3.5噸的汽油，而普通的貨車的拉貨效率普遍在100%以上，有的超超載甚至可以達到500%。

我的一個朋友，他的貨車是18噸，核載能拉34噸，在不超載的情況下已經接近200%的拉貨效率了，是以氫罐車運輸的效率是很多人不能夠接受的，這是第二個缺點。

第三個缺點是成本與收益嚴重的失衡。截止2021年10月，我國總計建成170座加氫站，其中上海有5座。目前這些加氫站，普遍處于虧損的狀态。

據了解，建設一個日加氫500公斤的加氫站，成本需要1000萬以上，每年的營運成本也需要200多萬，核算到每公斤的成本是14塊錢。如果再加上制氫的成本，運輸的成本，以及像汽油一樣40%的稅，那每公斤的成本就要20多塊錢。

目前上海安亭某加氫站的價格是35元一公斤，也就是說，一公斤的利潤隻有十幾塊錢，按照每個月20萬的營運成本核算，每天必須要賣出500-700公斤的氫氣才能保本。而按照500公斤的氫氣提供5萬公裡的續航來算，這要比普通8車位的加油站每天來的車輛要多2-3倍，這目前是不太可能的。

另外目前氫燃料的汽車還處于示範的階段，新車的價格是比同等配置的燃油車或者純電動汽車貴2-3倍，這就進一步惡化了加氫站的生存環境。是以目前來加氫的車輛主要以公交大巴、物流等商用車客戶為主。

純電動汽車和氫燃料電池汽車，大約是在前後差不多的時間被市場和資本所關注，它們從正式獲得車型認證到今天，都經曆了16年左右的時間。但現在純電動汽車得到了更多的共識和投入，而氫燃料電池汽車則一直未能得到大規模的應用和市場資本的青睐。

雖然氫燃料電池的應用肯定不止于汽車，但汽車方面的應用是非常有代表性的，這方面始終不能有更大的突破，也就說明氫燃料電池的應用很可能不在大衆領域，也許未來能在某個專業領域，會比傳統的方式更有優勢。但也要看它在制造、壓縮、運輸、安全上有沒有突破性的進展。

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參考資料：

卓克．科技參考—氫燃料電池：襁褓難離