氢燃料电池和锂电池分析？

“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M.S.WhitTIngham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。

锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

氢燃料电池是使用氢这种化学元素，制造成储存能量的电池。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。

氢燃料电池特点无污染燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧（汽、柴油）或储能（蓄电池）方式－－最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放象COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述，燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的（光伏电池板、风能发电等），整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。

无噪声燃料电池运行安静，噪声大约只有55dB，相当于人们正常交谈的水平。这使得燃料电池适合于室内安装，或是在室外对噪声有限制的地方。

高效率燃料电池的发电效率可以达到50%以上，这是由燃料电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能（发电机）的中间变换。

全球能源格局临近大变革前夜

纵观人类历史，文明的进步本质上就是能量输出强度的进步。早期的农业文明，动力以人畜、木柴等生物能为主，输出功率非常有限，还受到土地承载能力的限制，经济只能在低水平不断循环;18世纪工业革命后，随着蒸汽机和内燃机的推广，基础能源变为以煤炭、石油为代表的化石能源，能量密度提升了上百倍，GDp也终于突破了“马尔萨斯陷阱”的束缚，呈现了指数型的增长。目前全球能源结构为原油33%，天然气24%、煤炭30%，核电4%、水电7%和新能源2%，化石能源居于绝对主导地位。但展望未来，我们判断人类能源结构已经到了再次大变革的前夜，石油将有望在30年内被全面替代，以燃料电池为代表的氢能源将成为新的主导能源！

石油时代将被全面替代

农耕文明发展后期面临的最大问题就是，有限的土地资源最终无法支撑人口进一步的增长。化石能源作为不可再生资源，同样面临着资源稀缺性的制约。按照过去20年的消费增速线性外推，全球已探明石油储量只能支撑30年，即使技术进步能将石油寿命再延续几十年，但总还是有用光的一天，相对于人类还要持续至少千年的历史，仍然没有意义。而且考虑到目前勘探程度已经很充分，在发现低成本大油田的概率很低，潜在供给的开采成本会越来越高。这最终也会刺激替代能源商业化的大幅提速，如现在锂电池车的发展就已经如火如荼，因此经济意义上的石油枯竭恐怕还会来的更早。未来谁能全面替代石油，成为新一代的车用燃料就成为非常关键的问题。

燃料电池vs锂电池谁将胜出

目前替代石油车的主流技术路线就是锂电池和燃料电池。燃料电池最大优势就是能量密度高，是锂电池的120倍。但锂电池起步早，商业化程度更高，整车成本也更低，且充电可以利用现有的电网系统，相比燃料电池整个加氢和供氢的配套网络都要从头建设，成本也要更低。因此这两者的竞争核心就是能量密度vs成本的竞争。成本下降是个工程问题，可以通过商业化来解决，而能量密度面对的却是基础科学领域的瓶颈，基本上是无解。因此本质上两者的区别是“道与术”的区别，长期看，燃料电池无疑潜力更大，也最有望成为下一代车用基础能源。