第37期 | 氢能源汽车难以突破的三个缺点

HI，大家好，我是陈德义。上周参加了小二班汽车分会的活动，期间有好多人提到氢能源汽车，很多人都比较看好这一块市场，觉得氢能源更环保，但我个人可能持不同的意见。

氢能源汽车分类

氢能源汽车分为两种：一种是氢内燃机汽车，与传统燃油车结构差不多，只是使用的燃料不一样。传统燃料油车通过汽车内部燃烧汽油柴油，产生热能，进而转化成动力。而氢能源汽车是通过燃烧氢气产生动力。

另外一种是氢燃料电池车，是通过氢气和空气中的氧气，在燃料电池当中产生电力，进而转化成动力。

目前，虽然氢能内燃机的技术比较成熟，但是出于自动驾驶、智能网联的考虑，电能更符合未来的趋势，所以目前氢气燃料电池汽车，是当下主要的研究方向。

氢燃料的三个优点

氢能之所以被大家看好，主要有三个方面的优点：

一是更环保。氢能汽车尾气排放只有水，没有其他任何的污染物，更不涉及到温室气体，这是它的第一个优点。

第二个优点是加氢时间比较短。一辆纯电动汽车要想充满电，可能需要几个小时。而一辆氢能源汽车一次加满氢，只需要3-5分钟。

第三个优点是氢能很安全，不容易爆炸。这个可能跟很多人的直觉不太一样，在很多人的映像当中，氢是很容易燃烧的，这个可能是源自于学校里的实验课。氢气要想燃烧需要同时满足两个条件：一是氢的浓度足够高，太低或者太高都不行；二是需要点火。

而氢燃料电池是不需要点燃氢气的，它跟锂电池一样，是有正负极的。正极提供氧气，负极提供氢气，通过作用形成电流，在氢燃料电池当中是没有任何火焰出现的。

说到这里，也许有人会联想到氢气球，说氢气球很容易爆炸。那么氢气燃料罐是不是也很容易爆炸？其实不是的！氢气球之所以爆炸，是因为气球的材料非常的薄。而储氢罐是非常非常厚的。

这是氢燃料的三个优点：环保、加氢时间短、燃料更安全。

氢燃料的三个缺点

但氢燃料也有三个目前难以突破的缺点：

一是制造氢气的方式不环保。氢能源是很环保，但氢能源是没有矿藏的，都是通过化学反应，或者从水分子当中分离出来的。现在全球95%以上的氢气，都是靠化石能源制造出来的。

制造氢气的方式有两种：第一种是通过甲烷和蒸气制氢，这种方法生产了全球一半左右的氢，这种方法有一个缺点，就是技术当中的甲烷，大约会有7%会泄露到大气层当中，而甲烷的温室效应是二氧化碳的28倍。所以用氢燃料很环保，没有增加温室气体，但是在制氢的过程当中，就把这个缺口给补上了。另外，用这种方法制氢，一公斤的氢需要消耗11度电。

第二种制氢的方法是电解，在充满电解液的电解槽中通入直流电，将水分子当中的氢气和氧气分离出来。这种方法制造成1公斤的氢气，大约需要消耗48度电。

以上两种方法制氢，都需要消耗一定的的电能，而目前的电能又普遍来自于火力发电。另外，即使用太阳能发电，氢能也比纯电动汽车多一次损耗。

太阳能给电动汽车充电，这里几乎不存在什么损耗。而用太阳能制氢，先是耗电，之后还要处理、压缩、封装、运输，最后大约会有一半的能量会被浪费掉。这是氢气的第一个缺点：制氢的方式会存在污染和能量损耗。

第二个缺点是运输的成本高。石油一般采用油罐车进行运输，天然气主要采用管道进行运输。对于氢气来说，如果一个加氢站日消耗达到10吨以上，供货距离超过200公里，那采用管道运输是比较划算的。但是氢气管道的建设成本特别特别的高，价格是天然气管道的1-2倍。

即使有人说不差钱，那氢气管道还有一个安全性的问题，沿途的居民是否同意你铺设？是否愿意在脚底下每天踩着氢气？

另外即使有钱，沿途的居民也同意你铺设，但加氢站每天想要卖出10吨的氢，这几乎是一个不可能达到的指标。一般来说1公斤氢气可以提供100公里的续航，10吨氢就相当于提供了100万公里的续航。

我们对比一下传统的加油站，一般的加油站每天能卖出20—100吨的汽油，如果每8L汽油能提供100公里续航的话，那加油站每天卖出的汽油，就是提供的续航是2—11万公里。这相比日消耗10吨的加氢站，续航公里差了10倍。

这也就意味着加氢站每天的生意规模，要比最繁忙的加油站大10倍，要比普通的加油站大50倍，这目前是绝对不可能的，所以加氢站铺设管道的可能性不大。

运输的方式只能采用传统的罐装货车进行运输，但用货车进行运输又会有一个新问题：那就是氢气实在实在太轻了，即便把氢气压缩到700个大气压的高压，也不是很重，但为了承受这样的高压，装氢气罐子的外壳就要非常的厚。

这就导致一个结果是，比如一辆只拉了500公斤氢气的货车，车身的总重量可能会高达50吨。这也就意味，这辆车的拉货效率只有1%这样的效率，低的令人发指。

传统燃油车的拉货效率一般是在50%以上，如7吨的油罐车能拉3.5吨的汽油，而普通的货车的拉货效率普遍在100%以上，有的超超载甚至可以达到500%。

我的一个朋友，他的货车是18吨，核载能拉34吨，在不超载的情况下已经接近200%的拉货效率了，所以氢罐车运输的效率是很多人不能够接受的，这是第二个缺点。

第三个缺点是成本与收益严重的失衡。截止2021年10月，我国总计建成170座加氢站，其中上海有5座。目前这些加氢站，普遍处于亏损的状态。

据了解，建设一个日加氢500公斤的加氢站，成本需要1000万以上，每年的运营成本也需要200多万，核算到每公斤的成本是14块钱。如果再加上制氢的成本，运输的成本，以及像汽油一样40%的税，那每公斤的成本就要20多块钱。

目前上海安亭某加氢站的价格是35元一公斤，也就是说，一公斤的利润只有十几块钱，按照每个月20万的运营成本核算，每天必须要卖出500-700公斤的氢气才能保本。而按照500公斤的氢气提供5万公里的续航来算，这要比普通8车位的加油站每天来的车辆要多2-3倍，这目前是不太可能的。

另外目前氢燃料的汽车还处于示范的阶段，新车的价格是比同等配置的燃油车或者纯电动汽车贵2-3倍，这就进一步恶化了加氢站的生存环境。所以目前来加氢的车辆主要以公交大巴、物流等商用车客户为主。

纯电动汽车和氢燃料电池汽车，大约是在前后差不多的时间被市场和资本所关注，它们从正式获得车型认证到今天，都经历了16年左右的时间。但现在纯电动汽车得到了更多的共识和投入，而氢燃料电池汽车则一直未能得到大规模的应用和市场资本的青睐。

虽然氢燃料电池的应用肯定不止于汽车，但汽车方面的应用是非常有代表性的，这方面始终不能有更大的突破，也就说明氢燃料电池的应用很可能不在大众领域，也许未来能在某个专业领域，会比传统的方式更有优势。但也要看它在制造、压缩、运输、安全上有没有突破性的进展。

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参考资料：

卓克．科技参考—氢燃料电池：襁褓难离