Hello，大家好！
今天是大年初四
還有幾個小時
2022年北京冬奧會就要開幕了~
這場運動盛會，和汽車有什麼關系？本屆冬奧會車輛合作夥伴豐田，為冬奧會提供了2000+台的服務車隊。這其中，有140台豐田Mirai與衆不同：驅動它們的不是油不是電，而是氫。
服務冬奧會的豐田Mirai
除Mirai外，整個冬奧會期間還有近千台國産氫燃料客車進行服務。
服務冬奧會的氫燃料客車
在談及電動車弊端的時候，氫能源總是被視為真正未來能源的那一個。今天我們就來看看，氫能源汽車究竟如何？氫能代替電嗎？
汽車怎麼用氫？
氫+氧反應可以生成水，這個基礎的科學原理應該不用科普。而這個過程中産生的能量，可以通過兩種不同的形式驅動車輛：
直接點！氫内燃機
既然氫氣是一種可瓦斯體，自然可以通過内燃機燃燒使用。内燃機改用氫氣并非什麼難事，任何發動機稍加改造和調校都可以，原理和改天然氣的計程車别無二緻。早在2005年，寶馬就曾生産了一批氫内燃機7系——Hydrogen 7。
直接燒氫的Hydrogen 7
去年，豐田章男親自參與測試的卡羅拉氫燃料賽車，也是一台使用氫内燃機的賽車。
這台賽車已經參與過比賽
氫氣直接用于燃燒的優點，不僅僅是環保。氫氣熱值極高，甚至三倍高于汽油。燃燒溫度也遠高于汽油，熱效率天然較高。可現在，氫内燃機并非是應用氫氣的主流，前景僅僅在于汽車賽事等領域。背後的原因：直接點氫氣多多少少有點危險、氫氣太貴燒不起……
轉成電！氫燃料電池
氫燃料電池是如今氫能應用的主要形式。原理我們就不深入介紹了，就是通過一系列過程，利用氫燃料電池讓氫氣和氧氣結合成水，在這個過程中産生電能。目前應用最成熟，也最廣泛的是固體高分子燃料電池。
通過氫燃料電池産生電能之後，自然是通過電動機來實作車輛的驅動。本質上，氫燃料電池汽車還是一台電動汽車。目前許多氫燃料電池汽車，也都可以直接充電，當作純電動汽車使用。
相比于氫内燃機，不用點燃的燃料電池自然要安全，相比于直接燃燒氫氣做功，氫燃料電池的利用效率也更高。更重要的是，相比于純電動車，氫燃料電池無需長時間的充電，即便是大型公共汽車，加注燃料也僅需要10分鐘左右。
氫能源
離我們不算遙遠
海外
氫乘用車已經上市
使用氫燃料電池汽車，已經進入了市場。服務本次冬奧會的豐田Mirai已經是這個車系的第兩代産品，已經在日本、美國等地實作了銷售。在美國，2021年Mirai可賣出2000+台，主要銷售到了以加州為核心的西海岸。
Mirai是一台尺寸類似皇冠、亞洲龍的中大型轎車。如今在美國市場主要銷售的Mirai XLE版本，售價約32萬人民币，單次加注燃料可以行駛650公裡左右。除去豐田，在美國當地市場還可買到本田的氫燃料車Clarity Fuel Cell。
除去日本廠商，南韓的現代在氫能源領域的步伐也很快。現代的氫燃料電池汽車主要面向南韓和歐洲市場銷售，主要産品NEXO是一款中型SUV，全球範圍内的累計銷量已經突破一萬台。
國内
氫商用車應用廣泛
國内，氫燃料電池車輛的應用，也比想象中廣泛。氫燃料電池汽車的應用，一直是近些年來國家發展的重點領域。截止2021年底，實作上牌的氫能源車輛也已經近萬台。
國内氫燃料汽車主要應用于商用領域。在近幾年，主要以公共汽車、公共服務車輛、長途貨運車輛的形式應用。在北京，已經出現了諸如水木通達等使用氫能源大巴開展通勤、旅遊等巴士服務的公司。
本次冬奧會期間投入使用的氫能車輛，大部分就是在北京、張家口等地日常營運的公共汽車，體驗氫能源車的成本僅需人民币1元。
國内的一些車企，也有一些成熟的氫燃料乘用車，做好了投入市場的準備。如廣汽傳祺的氫燃料版Aion LX，已經在廣州投入了網約車營運。長城等自主品牌，也明确将投産氫燃料汽車。
雖然看似前景美好，但氫燃料同我們的距離其實還很遙遠。
也有些遙遠
氫能源的技術瓶頸
氫氣難以儲存。氫氣的燃燒效率是基于機關品質而言的，如果按照體積算，氫氣就很渣了。常溫下，氫作為密度極低的氣體存在，需要極高壓力、極低溫度才能以液态存在。這就導緻氫燃料汽車都需要攜帶體積巨大的氣罐，不增加車輛尺寸的情況下，就需要占用大量的車内空間。
如氫燃料公交高高的車頂，内部就是儲氫氣罐
寶馬7系氫燃料車巨大的氣罐
氫氣也很危險。氫氣有着高燃燒效率，也更容易發生爆燃。氫氣極低的密度，必須加壓儲存，意味着更容易發生洩漏。同時氫氣會滲入金屬，造成金屬氫脆現象，使金屬強度降低。這三個原因結合起來，都對氫氣的應用提出了更高的安全要求。
氫氣加注口
如上的兩點，最終結果就是氫能源汽車造價昂貴。都是對于成本敏感度較小的豪華車、商用車。Mirai看似合理的售價背後，是豐田承擔着每台車的大額虧損。一台氫能源公共汽車價格，更是電動公交的三倍有餘。
如圖一台氫燃料公交，補貼後售價仍可達300萬元
不僅如此，氫氣本身也是昂貴的：
氫氣仍舊很貴。昔日寶馬推廣的7系氫燃料版，每公裡的燃料成本達4-5元人民币。這個價格大概是使用汽油的5倍，電動車的數十倍。
即便是現在，氫氣價格依舊高昂。推廣氫能源公共汽車較多的張家口市，就多次面臨加氫費用過高，導緻公交系統減次營運的情況。因為氫氣高昂的價格，許多使用氫能源公共汽車的城市，甚至不加氫，僅依靠直接充電當作純電動公交行駛。
技術之外的瓶頸
氫氣高昂使用成本背後，是氫氣産業鍊上諸多環節，都面臨着技術瓶頸：
氫氣制備的效率低，成本高。傳統的氫氣生産會消耗大量的電能，隻是制氧工業的副産物。如今可以用風電等相對廉價的綠色電力制氫，但是制備的成本依舊居高不下。
氫氣運輸的效率低，成本高。前文說到氫氣密度低，同樣也會影響到氫氣的運輸。使用車輛運輸氫氣，如果運輸車輛也用氫，可能不夠它自己用。使用管道的話，氫氣的高危性，又使得管道成本十分高昂。
氫氣加注的成本，也很高。雖然加氫的過程和加油别無二緻，但是加氫站的建設、營運成本要遠高于加油站。加氫過程對于操作人員的要求，也遠高于加油站。大規模建設加氫站的成本也是一個天文數字。
如上幾點行業、上遊的因素，都是現如今氫氣推廣普及的巨大障礙。
氫能取代電嗎
從目前階段來看，氫能源距離成熟的商業應用還有很多路要走。現如今氫能源也面臨着和純電驅動相似的問題：配套設施跟不上，車輛技術不成熟，冬季續航短等。從現在的應用效果來看，短途、小型車氫能源汽車比之電動車并沒有優勢。長途重載的重型汽車，才是氫能源比電動車優勢明顯的領域。
其實，純電仍舊是目前看起來最适合我們的新能源應用形式。電動機的高效率是毋庸置疑，制約電驅動的是電池和充電效率。氫和電誰是未來，取決于的是電池技術和氫氣應用哪一個先迎來突破。
未來一定是新能源的，這是毫無疑問的。但是，新能源不等于純電動。實際上，生物燃料、氫燃料，甚至于太陽能、核能都可能是未來交通工具的驅動形式。未來的新能源應用也必然是多層次的。就如同我們現在應用的化石燃料也有着汽油、柴油、重油、煤油之分。氫能源或許是會和純電動一起，應用在不同的領域。