如何突破氢燃料电池车的“性能瓶颈”

对氢燃料电池车来说，它也需要固定的氢燃料加注场所，这就跟燃油车需要加油站一样，由于氢在中国属于受管制的危化品，所以普通人接触氢的方便程度其实比接触汽油还要低。之所以对氢管制的如此严厉，是因为氢气在空气中的体积浓度只要介于4.0%～75.6%之间，遇火源就会爆炸——远远比汽油危险多了。

正是由于这种延续自燃油车的“续命方式”，使氢燃料电池车不能像电动车那样，让消费者自己在家就可以完成充电过程，而且加注燃料的过程也不能离开人在一旁监督，这无疑相比较于电动车有了一些不“新”的地方。

其次，氢燃料电池车本质上还是一辆电动车，它与电动车相同的地方，是二者都需要成熟的三电系统；不同的地方是，它把电动车挂在底盘下边的那个大大的扁扁的电池组，变成了若干不同体积的高压氢气罐，并依靠一个燃料电池组，把氢气通过化学反应变成水和电，并用生产出来的电来驱动车辆。

所以，从工作原理上来说，氢燃料电池车特别像一个增程式电动车，只是这辆车的动力系统中的汽油和发动机增程部分，分别变成了氢燃料电池车上的氢气罐和燃料电池组。

这也意味着，氢燃料电池组的性能成为了这辆氢燃料电池车的“性能瓶颈”，眼下，韩国现代汽车的氢燃料电池车NEXO（下图）的氢燃料电池组的功率设计为120kW，丰田Mirai和本田Clarity这两款车的氢燃料电池堆的设计功率分别为114kW和100kW。

事实上，这个功率水平也就是眼下氢燃料电池车所能允许的性能极限了，如果想把氢燃料电池组的功率提高，那么随之而来的重量和体积增加都是这些产品所不能承受的。

但最重要的，提高氢燃料电池组性能导致的成本上涨，将成为压垮氢燃料电池车的“最后一板砖”，因为眼下的氢燃料电池组技术，都严重依赖“铂”这种贵金属来让氢气和氧气产生的化学反应。

所以眼下提供给私人用户的氢燃料电池车，是没有所谓的高性能版本的，这一点就让它相比于传统的燃油车和电动车，看起来更接近一个概念化产品。

既然谈到了“铂”，我们就可以聊聊氢燃料电池车对这种金属的依赖，将要带给它的不确定性。

眼下，铂的工业应用主要来自于汽车尾气净化剂、燃料电池汽车、平板玻璃等行业。有来自于网络的数据显示，2010年全球售出的245吨铂当中，有113吨（46%）用于汽车催化转换器的生产制造；76吨（31%）用于首饰；其余35.5吨应用在了投资、电极、抗癌药物、氧传感器、火花塞和涡轮引擎等方面上。

所以，如果燃料电池车开始大规模推广的话，那么只要基础燃料电池技术没有革命性的优化，那就势必推高铂在国际市场上的售价（和燃油车争夺铂），从而把我们对石油的依赖转移到了对贵金属矿产资源的依赖上。

而铂矿在全世界的分布却极不均衡，根据网络数据显示，南非占世界铂的总储量的82.3%（目前发现的），因此这对于那些矿产资源稀缺的国家来说，确实不是一个好消息。

所以，眼下氢燃料电池车确实无力作为一个能独当一面的新能源解决方案，在和传统燃油车与新兴电动车面对面叫板时，它能给制造商、行业和消费者带来的收益也是可以忽略不计的（事实上现在还没有谁可以在不依赖补助的前提下，通过制造和销售氢能源车实现盈利）。

但是，如果把它看做是介于传统燃油车和新兴电动车之间的一个“补缺”型产品，它的存在意义就比较清晰明了了。

比如说，我们现在经常抱怨传统燃油客车和货车带来的污染严重，但是想把这些污染大户全部换成电动车又从技术角度来说很难说服客户，因为惜时如金的物流服务供应商，可没有那个公益心让你把宝贵的时间花在给拖头充电上。

但是如果让氢燃料电池技术来解决这个，理论上就可以取得比较好的效果：一方面大型商用车辆的产品形态意味着它对氢燃料电池组的体积和重量不敏感，因此可以考虑采用对贵金属不那么依赖的技术策略；同时，加注氢燃料方便，不需要背负笨重的电池组的优势，又使氢燃料电池拖头、大巴车相比纯电动车具有先天优势。

与此同时，氢气作为一种优秀的储能介质的特性，也意味着它比电更适合分布式发电系统的储能需求，毕竟如果保存技术得当，氢气可以像化石燃料一样可靠储存，但是电池就没法做到这一点（会自然而然地跑电）。

因此，在那些偏远地区，依靠氢作为能源储存介质便是一个非常好的解决方案。事实上，丰田和本田在自己的氢燃料电池车的说明书中都会加这么一条——在必要的时候（日本多发地震，很容易导致区域性的停电），氢燃料电池车可以作为一个小型能源站来使用，所发的电可以供应一个家庭应急一定时间。

事实上，对氢气的直接利用在航天领域早已有了成熟案例。美国每次发射航天飞机时用的火箭，使用的就是液氢液氧燃料（1:6的比例），这种燃料相比于液氧煤油、偏二甲肼等传统火箭燃料，热值更高，提供的比冲也更大，所以这也是氢能源吸引我们的一个重要因素。

基于以上所说的，车云菌想表达的意思是：氢能源作为一种从结果来看足够清洁的能源形式，在发展的过程中更需要关注前端生产环节、流通环节带来的能源耗费和环境污染，如果是为了生产足够清洁的氢而浪费了大量的化石燃料则是非常不足取的。

同时，在氢燃料技术的推广和迭代过程中，不能把它从传统化石燃料体系与较新的电动技术体系中剥离出来，要寻找它能为传统能源体系进行升级的机会，以及为电动体系弥补不足的可能，比如说像之前吵的沸沸扬扬的蔚来“奶妈车”，其中的燃油车角色如果换成燃料电池车，或许整件事看起来就不会那么违和了。氢燃料电池汽车在国内已经有相当长的研究历史，但极其小众——去年，中国卖出近了2900万台汽车，而氢燃料电池汽车的在国内的总推广量，还不到2900台，可谓万中无一。

真正让氢燃料电池汽车引起广泛关注的，源于今年年中总理的一次访日行程。今年5月11日，李克强总理造访丰田北海道工厂，中途，丰田特别展示了一款代表其最高技术水平的新能源车——氢燃料电池汽车Mirai。

在当天的现场图片中，丰田掌门人丰田章男扮演主讲人角色；日本首相安倍晋三手扶Mirai尾箱，得意之情若隐若现；李克强总理双眼直视车内，满脸写着认真。

事后，有媒体解读称，总理面对日本领先的新能源技术，“表情凝重”。虽然不乏夸张的成分，但也不是没有道理——丰田此次展出的Mirai，不仅是量产车，而且已经迭代到了第二版，而国内尚无一辆投入量产的氢燃料电池乘用车。

同样是在2018年，刚刚过去的11月，国内纯电动汽车一个月销量达到了13.8万台。对比如火如荼的纯电动汽车大势，中国的氢燃料电池汽车发展是极度滞后的。

而在十七年前，氢燃料电池汽车在中国发展新能源汽车的战略中，其实地位并不比纯电动汽车低。

2001年，国家“863”计划电动汽车重大专项启动，科技部聘任了十三位专家组成重大专项专家组，为中国新能源汽车的发展，提出了意义重大的“三纵三横”总体路线。

其中，“三横”指多能源动力总成控制系统、电机及其控制系统和电池及其管理系统，而“三纵”指的是便是混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车。

可以看出，十七年前的新能源车发展顶层设计，是希望混动汽车、纯电汽车、氢燃料电池汽车三者协同发展的。

但随后因技术难度、产业配套、排放法规、基础设施建设等种种原因，纯电动汽车脱颖而出，获得了政策和市场的进一步支持，在国内走上了巅峰。最没有根基的氢燃料电池汽车，基本上被打入了冷宫。

而在今年李克强总理视察丰田Mirai一事后，业界对氢燃料电池汽车的关注明显增多。

有一位专家肯定会为此感到兴奋。新能源车重大专项当初十三个专家中，有一位主事氢燃料电池汽车研究，他便是当时专家组的组长，前科技部部长万钢。在重大专项中，万钢作为第一课题负责人承担了氢燃料电池轿车项目。

万钢

在纯电动汽车迎来飞跃式的发展时，万钢仍在不断强调应适时发展氢燃料电池汽车。今年三月卸任科技部部长后，万钢更是频繁在公开场合露面——六月、十一月，万钢在“氢能产业创新发展论坛”和政协双周协商座谈会上都为氢燃料电池站台。

而最近的一次，则是万钢亲自在人民日报上发文声援。

在总理“关怀”与前科技部长不遗余力的支持下，氢燃料电池在2018年获得了多次媒体关注的高峰。

截至今年12月，国内《新能源车推荐目录》上共计出现70余款氢燃料电池车型，相比去年增长超过200%。

与此同时，上海、广州、武汉、西安、杭州等十余座城市都已出台政策支持氢燃料电池汽车发展。

而资料显示，氢能源小镇与产业园、氢燃料电池整车、上游原材料项目等等，今年国内面向氢能源的投资规划已经超过了2000亿元！

一时间，氢燃料电池汽车走出冷宫，走向台前。那么，“逆袭”的氢燃料电池汽车，到底优秀在哪里？

续航充电吊打纯电动车但销量尴尬了

如今市面上见得着的氢燃料电池汽车，都采用了质子交换膜技术路线，通过一张电解质薄膜将氢气分离为氢离子与电子，氢离子穿过薄膜与氧结合生成水，而电子则绕道形成定向运动，产生电流。

应用该技术推进的汽车，堪称环保的典范，这种车排出的“尾气”——实质是水，甚至可以直接饮用。

从万钢先生的工作经历来看，他对氢燃料电池汽车显然是有感情的（值得一提的是，他在学校期间的专业方向是内燃机），但让万钢在汹涌的纯电动大潮中坚持为氢燃料电池汽车发声，除了情感，还有诸多对技术与产业的深度思考。

众所周知，纯电动汽车虽然环保，但其续航里程与充电时间成为现今燃油车车主普遍诟病的问题。

眼下，国内最优秀的纯电动汽车NEDC续航里程刚刚超过500公里，为了达到这一续航，车辆往往要搭载500-600公斤的电池组。并且，NEDC续航由于测试标准定得较松，在实际使用中续航里程常常会打个7-8折，如果面对的是高速工况，则里程衰减更多。

而在充电时间上，大部分纯电动车即使使用快充，理想情况下也需要40分钟才能将电池充到一个高容量（80%），更不用提，中国新能源车的车桩比刚刚突破4：1，无自有桩车主常常遭遇找桩难。

而氢燃料汽车能够很好地解决这两个问题。

在续航问题上，氢燃料的能量密度远高于锂电池——目前在单位体积下到达了后者的7倍。

以丰田的Mirai为例，它用两个共130L容积的圆瓶只装载了5公斤氢，驱动1.8吨的车体，但EPA续航里程已经超过了500公里，效率远超锂离子电池。

在充电问题上——对氢燃料电池汽车来说是加氢，其整个过程与加油大致相同，只需3-5分钟。而对于纯电动车来说，特斯拉的超充要满电需要近1.5个小时，就算是拼速度的换电路线，在蔚来的实际操作中，也被证明实际需要10-20分钟。

需要注意的是，纯电动车面临的续航里程（实质是电池能量密度问题）与充电时间问题，由于物理规律的限制，未来一段时间内都很难得到飞跃性的突破。

而氢燃料电池汽车相当于结合了燃油车的长续航、补能便利与纯电动车的零排放优点，可谓完美。因此，在很多业界人士看来，氢能源汽车是新能源车的终极路线。

坚持发展氢燃料电池汽车，也就被赋予了抢夺新能源技术制高点的战略意义。

然而，即便放眼全球，氢燃料汽车在乘用车市场上，其份额也小得可怜。市面上真正的氢燃料电池汽车只有丰田的Mirai、本田的Clarity、现代的ix35（现已更新为NEXO），去年一年的总销量不超过6000台。

可以说，到目前为止，全球车企在氢燃料电池乘用车上的商业探索，是失败的。原因无他——氢燃料电池轿车带来的好处，不足以抵消其购置成本与使用成本。

丰田Mirai在日本售价约35万人民币，本田的Clarity补贴前售价也超过了40万人民币——甚至害怕因为太贵卖不出去，本田对部分车辆采用了只租不卖的推广方式。

而在需要加氢的时候，日本的氢燃料电池车主会发现，分布在全日本的加氢站，没有超过100个，这意味着其开车的活动半径是高度受限的。而氢燃料电池乘用车用氢的长期成本，也不如纯电动车低廉的电价。

比便利性，氢燃料电池乘用车不如燃油车或者混动车——本田自家的雅阁锐混动车型，可是开出了一箱油1000公里的极限续航，而且还能随处加油；比长期用车成本，氢燃料电池车又比不过经济型的纯电动车——同样是日本的新能源车，日产的纯电动车聆风累计销量就已经超过了20万台。

原本是想结合燃油车与纯电动车优点的氢燃料电池乘用车，反而体现出了相对两者的劣势，被夹在中间艰难求生。

是丰田、本田们的技术不过硬？未必见得。

实际上，两者所掌握的氢燃料电池技术已经完全可以满足产业化的需求，但一上场就选择进入乘用车市场，并非一个明智的选择。

氢燃料电池乘用车补充氢气，不可能像充电桩一样安装在家中，因此它对加氢站的需求，如同加油站一般，要足够多、足够密集。

然而，氢气的运输与存储成本一直居高不下，建设一个加氢站的成本是一个加油站成本的5倍。而全球一年氢燃料电池汽车销量不足6000台的情况下，目前一个加氢站一年服务的车辆有没有500车次都是问题，它们普遍处于亏损状态。

建一个亏一个的加氢站，政府与企业自然不愿多建。

于是，一个典型的鸡与蛋问题诞生了——相关方看不到加氢站的盈利预期，造成加氢站建设不足；消费者在承受昂贵车价的同时还面临加氢的麻烦，拿不出动力购买氢燃料电池车型。

丰田Mirai、本田Clarity们销量上不去，便可以理解了。

商用车优先——氢燃料电池汽车的中国道路

转头再看国内，虽然2001年就把氢燃料电池车的发展写入了规划中，但国内乘用车企在氢燃料电池汽车商业化上的成就目前为零。

在六月的一次论坛中，万钢从技术指出了国内与国外的差距：

1、国内车企在氢燃料电池电堆体积功率上平均水平为2KW/L，Mirai已超过3KW/L。

2、氢燃料电池车的关键催化剂铂金，国外最先进技术的用量只需要国内的五分之一。

3、最关键的膜电极，国外的产品寿命能做到国内的三倍——9000个小时。

4、国外的空气压缩机效率更高，而这直接影响到电堆的效率与功率输出。

显然，在氢燃料电池乘用车上追赶日本的技术，难度很大，并且就算追上了，面临的也是惨淡的市场。因此，技术不成熟的情况下，不如把乘用车推广氢燃料电池的脚步缓一缓。

结合国内早期借助公交推广纯电动车的经验，一条发展中国式氢燃料电池汽车的路线出现在了眼前——从商用车开始切入。

此时，商用车已经开始了电动化的脚步——一方面排放法规愈发收紧，高排放的柴油机需要被替换；另一方面电价低廉，又有助于降低运营成本。

然而，动力电池的低能量密度却成为了商用车们的心病。以国内某款30座的8米纯电动大巴为例，在搭载95KWh电池的情况下，其续航里程仅为115公里。

并且，在电池能量密度没有飞跃式突破的时候，堆电池是无效的——增加的电池容量，绝大多数都将被用于运载电池自身。因此，对续航里程有硬性要求的远途运输，目前是纯电动车型的禁区。

而这恰恰是氢燃料电池的用武之地，商用车的两个特性完美契合了其特点与发展需求。

1、商用车体积更大，可以装载更多的氢，最大限度发挥氢能量密度高的优势，获得超长的续航里程。

2、商用车的运营路线与时间通常比较固定，对加氢站的密度没有要要求，对于集群的业务，还能以一个站满足一支氢燃料电池商用车队的需求。

目前，在国内的氢燃料电池汽车行业环境中，也确实是商用车企业在带头：宇通、福田已经有小批量的氢燃料电池公交车进入市场，上汽大通的商用车开启了载人试运营，而东风、一汽、陕汽也在打造自家的氢燃料电池车型。

今年，国内累计的氢燃料电池商用车刚刚突破1200辆——这个数字看上去不值一提。但行业人士向车东西分析，氢燃料电池汽车当前的形势，很像2011-2012年的纯电动车发展，都是商用车领头，背后基础设施与产业链成熟速度加速。

2018年，国内投入使用的加氢站为13座，还有20座在建。根据《节能与新能源汽车技术路线》，2020年国内会建成100座加氢站，投放5000辆氢燃料电池车，2025年投放5万辆，2030年投放100万辆。

与此同时，上海、广州、武汉等地则出台了鼓励氢燃料汽车发展的细则。业内人士预计2020年氢燃料电池汽车的推广量将会超过5000辆这一目标。

因为在产业上游，主造商用车发动机的潍柴，今年正式宣布进入氢燃料电池车动力系统领域；上海重塑能源生产的动力系统，被应用于500多辆氢燃料电池车中；电堆关键的膜电极，国内企业鸿基创能新上了10万平米的产能······

步入2018年，氢燃料电池汽车的产业化速度，明显正在加快。

但这里需要提到的是，包括万钢在内的专家们，都不认为目前氢燃料电池汽车的发展会与纯电动车发生矛盾。现任新能源车重大专项专家组组长欧阳明高就表示，“经过多方实践，锂离子电池系统更适合替代汽油机，氢燃料电池系统更适合替代柴油机。”

这也意味着，在今后的一段时间内，乘用车市场依然会是纯电动车占主导，氢燃料电池汽车进入商用车领域来补充纯电动车和混动车型的不足。并不存在外界所解读的，国内的新能源车发展路线出现大转向，纯电动车要被取代的现象。

结语：迈出新能源车的另一条腿

从十七年前被列入国家新能源车三纵发展规划以来，氢燃料电池汽车可谓命途多舛。

2018年11月，中国新能源车销量中，纯电动车销售13.8万台，混合动力车型销售3.8万天，你甚至看不到氢燃料电池汽车的统计数据。

不过，纯电动汽车在发展过程中，已经暴露出了明显的短板，需要其他品类的新能源车型发展起来予以补足。事实上，这也是十七年前“三纵三横”规划的用意。

尤其是，当全球的节能减排法规在进一步压榨混合动力车型的生存空间，混动新能源车前途愈发不确定的情况下，需要有另一条新能源汽车的“大腿”成长起来，并且立得住。如此，国内的新能源车产品体系才健全，也能满足消费者和社会的多种需求。