话说新能源丛书氢能与氢能汽车

1、简述氢能作为汽车新能源的优缺点，并做一展望

氢能作为汽车新能源，最大优点就是二氧化碳零排放！
最大缺点就是价格过于昂贵。
新能源汽车是最终用电驱动的，目前在中国定义下只有两个方向：蓄电池电动车燃料电池电动车。
如果用氢气代替汽油进入内燃机燃烧，这种不属于新能源汽车，仍然属于内燃机汽车。
氢能作为汽车新能源只能是氢燃料电池车，最大的缺点就是燃料电池过于昂贵，目前一个50kw的燃料电池成本价大概是100万RMB，没人能够接受！50kw是什么概念，相当于汽油机1.0L的排量，现在1.0L排量的汽车多少钱？光一个电池就要十几辆汽车的价钱。
目前来讲，玻璃纤维贮气罐基本解决贮气问题。玻璃纤维贮气罐能够耐750个大气压，强度很高。
还有就是气源问题，如果大部分车都用氢燃料电池车，气源就成大问题。所以这种新能源汽车，在核聚变完全商业应用之前，只能是一种补充。

2、氢能汽车是否好用？

氢能汽车的确好用

近日，中国重汽设计制造的氢动力码头牵引车正式下线，标志着国内首款氢燃料码头牵引车问世。这一能源技术革命，不仅实现了可再生资源对汽油的替代，而且为解决汽车尾气污染问题提供了有效的对策。 

 

氢动力码头牵引车（图片来自网络） 

氢能被视为最具发展潜力的清洁能源，是人类的战略能源发展方向。 

 

氢能源（图片来自网络） 

理想能源 

氢（H）是自然界存在的最普遍的元素，它大约构成了宇宙质量的75%，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态储存于水中，而水是地球上最广泛的物质。 

作为一种理想的新能源，氢能源有它独特的特点：所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体。除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为汽油发热值的3倍。  

 

氢能与常规能源的热值比较 

氢本身无毒，与其他燃料相比，氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外，不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质。少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。 

 

氢能源（图片来自网络） 

氢能汽车 

现在有两种氢能汽车，一种是全烧氢汽车，另一种为氢气与汽油混烧的掺氢汽车。 

掺氢汽车的发动机只要稍加改变或不改变，即可提高燃料利用率和减轻尾气污染。使用掺氢5％左右的汽车，平均热效率可提高15％，节约汽油30％左右。 

 

氢能汽车（图片来自网络） 

因此，近期多使用掺氢汽车，待氢气可以大量供应后，再推广全燃氢汽车。 掺氢汽车的特点是汽油和氢气的混合燃料可以在稀薄的贫油区工作，能改善整个发动机的燃烧状况。 

 

氢能汽车结构（图片来自网络） 

中国目前城市交通拥堵情况较严重，汽车发动机多处于部分负荷下运行，采用掺氢汽车尤为有利。特别是有些工业余氢（如合成氨生产）未能回收利用，倘若回收起来作为掺氢燃料，其经济效益和环境效益都是十分可观的。 

氢能安全 

对氢燃料电池车而言，氢的安全利用显得尤为重视。例如由于制造的缺陷，或者受到尖锐物体的撞击，储氢罐发生破裂；泄压装置的失灵导致严重泄漏，或者有火源时打开泄压装置；储氢罐产生不可察觉的裂纹，导致氢气的缓慢泄漏，或者储罐与输氢线路连接错误等。 

氢燃烧（图片来自网络） 

对此，通过更加严格的储氢罐制造标准和泄漏检测手段，或在氢气中加入气味剂，设计更加安全的输氢线路和更可靠的启动系统，能够避免危险或者将危险降低到最低程度。 

3、氢能源汽车和电动车相比，哪个更有优势？

目前市场中占有量最大的新能源汽车是纯电动汽车，那么氢能源汽车与纯电动汽车相比较，有哪些优缺点呢？

首先， 就能量充满时间来说，氢能源汽车充满氢燃料的时间很短，充满燃料的时间不到 5
分钟，而电动汽车即使用目前的超级充电桩充电，要充满电也需要半小时左右。

其次， 从更加环保角度：氢燃料电池汽车在
运行过程中只产生空气和水，燃料电池不存
在回收利用的问题，非常环保。电动车虽然
不使用燃油、零排放，但是电动车并不环保，
只是转移了污染排放，因为在我国的电力能
源结构中，以煤炭为燃料的火电占比非常高。
虽然集中发电的效率更高、污染问题也更容
易降低等等，但严格意义上来说，电动汽车
确实还称不上绝对的环保，除非其电能完全
来自风能、太阳能等清洁能源。

 再次，生产技术和成本方面：但是就目前氢
能源汽车和电动汽车的生产和技术成本而言，
氢燃料电池汽车的技术和结构非常复杂，氢
燃料汽车主要依靠氢气和氧化反应产生电能
来驱动发动机，需要贵金属铂作为催化剂，
成本大大增加。所以纯电动汽车的成本低于
氢能源汽车，售价自然也低于氢能源汽车。

 最后，能量加充站数量方面：氢能源汽车虽
然续航里程长，但是加氢站少之又少，远不
如给纯电动汽车充电的充电桩数量多，这就
氢能源汽车用户带来不便。这无疑大
大限制了氢能汽车的普及。加氢站如此之少，
一部分原因是氢燃料汽车在我国占有率低以，
另一部分原因是运营成本居高不下也是阻碍
加氢站大规模发展的主要原因。其主要包括
建设成本高、运营维护成本高、成本回收期
较长三部分。据悉，建设一个普通的充电站所需成本在 100 万人民币左右，而建造一个
氢气燃料站需要花费至少 1000 万。

综上所述，在新能源汽车快速发展的今
天，氢能源汽车和电动汽车各有优缺点，电
动汽车是目前的趋势，由于但是氢能源汽车
具备诸多优势，虽然将来不一定能取代电动
汽车，但是他们之间会协调发展。随着氢能
源汽车技术进步，可以找到贵金属铂的替代
物和低成本制取高纯度氢气的方法，在传统
加油站设立加氢区，这样氢能源汽车就能够
在市场中得到迅速发展。

4、氢能汽车的氢能经济

氢能经济：中国的后发优势
氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的能源，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，开发氢能已引起各国的高度重视。
2003年11月，澳大利亚、巴西、加拿大、中国、法国、德国、冰岛、印度、意大利、日本、挪威、韩国、俄罗斯、英国、美国15个国家和欧盟代表在美国华盛顿共同签署非约束性的“氢能经济国际合作伙伴计划”参考条款。“氢能经济国际合作伙伴计划”下设指导委员会和执行及联络委员会。
5月底，“氢能经济国际合作伙伴计划”下设的指导委员会在北京召开了第二次会议。与会议同时召开的还有第二届国际氢能论坛。从这两个会议上透露出的信息表明，美国、日本、欧盟都制定了氢能发展规划，投入大量经费支持氢能开发和应用示范活动。美国政府宣布今后5年拨款17亿美元支持氢能开发；欧盟也拨专款研究氢能转换技术和燃料电池，欧洲10个城市已从2003年开始示范运行商业化的燃料电池公共汽车。
中国科技部秘书长石定环也透露，中国政府正在研究到2020年的能源战略，氢能利用被列为重点发展的方向之一。科技部安排了一批氢能转换技术研发与应用示范项目，科研人员已在一些关键技术上取得显著进展，自主研制的燃料电池轿车、客车已实验运行2000多公里。
莫约翰则对《财经时报》分析说，传统汽车经过多年发展，已有了非常完善的基础设施(加油站设置、油品生产等)，而要培养新的基础设施，需要巨额投资，这对企业充满风险。但对发展中的中国来讲，相对来说，更有机会采用这种新技术、新能源 。

5、氢能源汽车是新能源汽车吗？

2019年东京车展正式开幕，除了本田飞度和斯巴鲁LEVORG原型车正式亮相外，日本大哥大丰田仍占据“ C位置”，通过展示人工智能，无人驾驶等一系列科学技术思想出行方式，反映出丰田汽车未来出行的畅想。
车展前夕，备受关注的丰田氢燃料电池汽车的第二代Mirai概念车正式亮相。尽管它看起来非常惊艳，但看起来像概念车，但是从整体形状和细节上来说，这已经非常接近量产了。在外观上，这款近5米的车型整体上具有轿跑车风格，大嘴形也显示出整车的豪华感。内部工艺精湛，风格相当雷克萨斯的风格。专门设计了许多细节以突出车辆的技术特性。
特别值得注意的是，根据官方的说法，第二代氢燃料汽车的续航里程比上一代增加了30％，这意味着一次加氢可以行驶近650公里，而氢的充电过程仅需5分钟。
按照常识，这辆车长近5米，采用后轮驱动设计，非常豪华和未来感的车型。推出后，应售空。实际上，据官方消息，该车有望在2020年开始生产，并计划在欧洲，北美和日本销售，到2025年，丰田Mirai的产能将增加到20万辆。可以看出，对于丰田本身而言，这种车型的销量并不算高。
成本高且维护困难
根据相关报道，丰田Mirai于2014年上市，迄今已售出约10,000辆。原因只不过是汽车价格过高和维护费用困难。在获得补贴后，即使是“小型”模型也以近30万美元的价格出售，这对于需要在世界范围内找到加油站的模型来说是无法接受的。
同时，对于采用“黑色技术”的车型，丰田未来在技术上过于复杂，整个动力系统不仅与传统的燃油汽车有所不同，即使它类似于丰田的“双引擎”技术。只要。尽管维护成本不高，但是诸如储氢罐，燃料电池堆，增压器和功率控制单元之类的组件并不理想。其中任何一个都可能面临更高的维护要求。成本高，维修难度大。
支持基础设施薄弱，技术瓶颈难以突破。
数据显示，2018年中国加油站数量已超过100,000，并且有加氢站数量。根据相关数据，到2018年底，全球共有369座加氢站。其中，欧洲有152座，亚洲有136座，北美有78座。但是，在总共369个加氢站中，只有273个是所有人均可使用的公共加氢站。其余的加油站则保留给封闭的用户群和补给客车或车队车辆使用。可以看出，氢燃料汽车不仅受到加氢站数量的限制，而且在氢燃料的提取和储存方面存在很大的技术困难。那些了解氢的物理性质的人知道，尽管电解水和化石燃料可以产生氢，但它们也消耗大量能量。氢不同于汽油。氢气在常温下是一种气体，其密度非常低，很难液化。它在室温下不可液化，因此不容易安全地存储和运输氢气。从今年年初开始，挪威和韩国两个加氢站的爆炸已成为发展氢燃料电池汽车的重要因素。
氢燃料电池VS电动汽车，谁是“新能源”
关于作为新能源的“氢”和“电”的争论已经存在了很长时间。 “氢气”在十七世纪被医生发现为“空气”。直到21世纪，由于其易燃和爆炸特性，它的使用仍然更多。许多人抵制，直到现在，它的应用一直很广泛，但也受到限制。
作为“水之母”，其提取方法被认为需要更多的能量，许多人认为提取氢作为燃料是“不值得的”。同时，从燃料本身来看，氢是宇宙中最丰富的成分之一。就取之不尽用之不竭，它是迄今为止地球上最好的备用能源。最后，氢和氧结合在一起只能产生对环境几乎无害的无毒无害的水。

6、新能源车的尽头是氢能？

很多人都说氢能是21世纪的终极能源，氢能源车是汽车的尽头。

在这样的基调下，2021年吹过的氢能热潮一直延续到2022年。但你可知道截至2021年，在中国马路上行驶的氢燃料电池车仅有9000多辆（央视财经数据）。

我们这些普通人几乎见不着，摸不着氢能源车。

氢能源车真的是人间理想之车吗？

我们什么时候才能看到这个“新能源汽车的尽头“？

氢能源车之所以被视作“汽车的尽头”，最重要的原因是能源可再生、来源丰富、质量密度高、无碳排放。

而氢能源汽车又分为两种发展路线：氢燃料电池、氢燃料发动机。由于前者在环保性、舒适性、动力性更具明显优势，因此成为绝大多数车企选择的技术方案。

无论是哪种技术路线，都能让汽车完全避免碳排放。但是否真正环保，还得从源头的制氢途径说起。

制氢途径一般可分为三种：

绿氢：由光、风、水等可再生能源发电后电解水制备出氢气，但技术有待提升，成本高；

蓝氢：由煤炭石油等化石能源、天然气等燃烧发电，并集中处理产生的二氧化碳，此类电能制备；

灰氢：由化石能源制氨，最后分解成氢气，技术成熟，成本低。

三种制氢技术对比

简言之，只有绿氢才能做到真正的低碳、环保。那现在中国是什么情况呢？

根据万联证券研究所2020年报告显示，中国的氢能源结构中煤制氢比例为62％，天然气制氢为19％，可再生能源电解水制氢仅占1％。

所以，氢能源车真的是人间理想吗？只能说是，但又不完全是。只有要等到绿氢技术成熟，氢燃料电池车才能算得上完全的脱碳环保。

根据国家监管平台2020年数据显示，在当时全国的6002辆氢燃料电池车中，99.95%都属于商用车，分别是物流车、公交客车、公路客车等。

为什么现在的氢燃料电池车都应用在商用车？主要有两大原因。

一是加氢站太少。

现阶段，建设一座加氢站至少需要上千万元，每年运营成本也高达200多万元。全国的加氢站都在亏钱，回报周期长，加氢站数量增长缓慢。

而乘用车的分布、使用范围广，以目前少有的加氢站根本没办法负荷。

相反商用车线路相对固定，作为配套服务的加氢站只需建在沿线周边，对加氢站数量要求不高。

二是成本太高，车太贵。

上汽大通2020年推出过一款名为EUNIQ 7的氢燃料电池车，补贴后售价约为29.98-39.98万元，也不算很贵，但这是在扣除国家和地方补贴共40万元前提下的售价。

技术更加成熟的丰田Mirai第一、二代版本补贴前售价45万左右，以第一代为例，售价720万日元（约合46万元人民币），政府补贴300万日元（约合20万人民币），加上税收等其他费用，补贴后售价约为30万元人民币。

因为加氢不便，Mirai无论在日本，还是美国都叫好不叫座。有数据显示，自2015年至2020年底，丰田在美国才卖出6487辆Mirai。

反过来看，让氢能进入我们普罗大众的生活，就先要满足两大前提条件：

一是加氢跟加油一样的便利、省钱，加氢站的建设要与氢能车同步发展。

二是卖的价格跟混合动力、纯电动车差不多。

从目前中国重金押注氢能来看，这个节点离我们并不是太远。根据汽车工程学会2020年发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》显示：

到2025年，氢燃料汽车保有量计划达到10万辆左右，加氢站数量达到1000座以上。

至2035年，氢燃料电池车保有量要到100万辆。

届时，氢燃料电池车对我们来说已不再陌生。随着国家不断加大扶持力度，越来越多作为配套的加氢站也会陆续拔地而起。

如果说中国的氢能源车才开始起步，那么日本就已经在奋力狂奔，领先一圈了。

2021年5月，丰田章男驾驶着一台特殊的卡罗拉，以每小时140英里的速度，疾驰在富士国际赛车场的24小时耐力比赛上。

丰田章男最终获得了第49名的成绩，但他的内心就像被打了鸡血一样激动。它的出现，它每跑一公里，都是丰田历史上的重要注脚。

因为这台卡罗拉特别之处就在于搭载氢燃料发动机，跟大家都很熟悉的燃料电池汽车Mirai不同，前者是在活塞发动机中燃烧压缩氢气，跟传统油车烧油类似。

如果这项技术落地商用化，有可能就是丰田交给全球碳中和的又一份答卷。

在去年，丰田还与川崎重工、雅马哈、斯巴鲁、马自达组成“脱碳兄弟联盟”，平时一起研究以氢为代表的清洁性燃料，应用对象包括四轮的汽车，还有两轮的摩托。

实际上在日本，氢能的用武之地可不止汽车、摩托以及船舶、铁道等交通领域。

它还可以用于社区。东京奥运会选手村是全球第一个氢能源社区，其所有的商业设施、巴士、路灯等设备的用电都由氢能供应。

它还可以用于酒店。日本的川崎市金东东京酒店是世界首家使用废弃物生产氢能的酒店，即用废塑料、厨余垃圾制成氢气，最后转化为电能和热能……

日本川崎金东东京

全球范围内没有哪个国家比日本更热衷于氢能。早在2017年，日本政府发布了基本氢战略，在过去三十年间累计投入了数千亿日元，几乎是赌上了国运。

日本街头上的丰田Mirai（图片来源：BBC）

一海相隔的韩国同样也在狂追氢经济。

韩国计划到2040年生产620万辆氢燃料电池电动汽车，并在全国建立1200座加氢站，此外还将支持氢能在工业、家庭中的供电，并研发由氢能驱动的船舶、火车和建筑机械。

日韩两国之所以重仓氢能，重要原因之一都是本土资源匮乏，重度依赖石油进口。氢能特别是绿氢贵为一种清洁可再生能源，制氢可以自给自足，自然会成为日韩乃至全球的新宠。

无论是发展氢能源车，还是纯电动车，其实背后都是大国之间的一场关于能源的军事备赛。

回想19世纪下半叶，美国依靠原油建立了支撑大国崛起的“原油体系”：

首先在生产端，洛克菲勒创办了标准石油公司，通过改良设备、以及高效的冶炼技术，提高了炼化效益，一度控制了全球85%的市场；

再者在运输端，洛克菲勒建起了庞大的输油管道，使得石油成本得以大幅下降；

最后在消费端，亨利·福特流水线生产T型车，让汽车变成平民化，不断增加石油消化量。

如今石油资源告急，再加上全球暖化两大问题日益加剧，新能源的开拓必然成为各国头等大事，都需要建立自己的“新能源体系”。

作为“21世纪理想能源”的氢能领域，就必须在生产端建立低成本高效益的绿氢，在运输端就需要打造完全的储氢、运氢、加氢体系，在生产端就需要让车企生产更多成熟、更低价的氢能源车。

关于氢能的这场军事备赛无疑将在这个金三角闭环中弥漫出浓浓硝烟。

7、氢能源汽车与氢燃料电池车是一样的吗？

近几年新能源汽车的发展真是突飞猛进，就目前来看，新能源汽车的发展主流方向主要是两种，一是纯电动，二是插电混动（含增程式混动），总而言之就是离不开电。

对此，有的网友表示“电动车是伪新能源”，其理论依据是电力驱动在很多年前就已经存在了，而且电力的产生过程并没有那么环保。那么，在这些网友心目中什么才是真正的新能源汽车呢？没错，就是氢燃料电池汽车。

在他们的说辞中，这是一种“终极环保汽车”，这种车采用氢气为能源，排放物也只有水而已。可以说是被吹上天了。那么下面我们就简单聊一下氢燃料电池汽车和纯电动汽车，两者各有什么优势呢？氢燃料电池汽车真的有那么环保吗？

就目前来说，电动汽车技术已经趋于成熟，电池容量、充电技术以及充电桩布局都已经有了极大进步。电动汽车目前最大的障碍就是充电时间比较长，这就导致了它和传统燃油车的使用习惯不同，而氢燃料电池汽车则不存在这种差异。

首先说补能方面，目前市面上的量产电动汽车电量从30%充到80%需要30分钟左右的时间，而氢燃料电池汽车加注氢气只需要三到五分钟，和传统燃油车加油的时间差不多。

接下来是续航里程，这对于电动汽车来说可以说是一大死穴，目前市场上的电动汽车充满电能跑600公里就算是很优秀的了，上了高速这个里程还要打七折，冬季气温低还要打五折。反观氢燃料电池汽车，续航里程和传统燃油车相似，更不存在高速或者低温续航打折的问题，长途出行心里更有底。

另外，对于这两种类型的车辆，目前国内政策也是有所倾斜的，提到新能源汽车就绕不开“补贴”两个字，电动汽车的补贴已经进行好几年了，只不过到今年年底电动汽车的补贴将完全取消，而氢燃料电池汽车将会继续得到国家财政补贴支持并且补贴不退坡，另外还不限制地方补贴比例上限。显而易见，国家政策已经开始倾向于氢燃料电池汽车。这也是为什么今年上汽、广汽等相继发布氢燃料电池汽车的原因（发布是发布了，会不会上市那就另当别论了）。

8、氢能源汽车与纯电动汽车相比较，有哪些优缺点呢？

1.就能量充满时间来说

氢汽车的充电时间很短，不到5分钟。即使是目前的超级充电桩电动车，给一辆纯电动车充电也需要半个小时左右；

2.续航里程方面

氢燃料汽车续航里程可达650-700公里，部分车型甚至可达1000公里，目前纯电动汽车无法实现；

3.生产技术和成本

氢燃料电池汽车在运行过程中只产生空气和水，不存在燃料电池的回收问题，非常环保。虽然电动汽车不使用燃料，零排放，只转移污染排放，因为燃煤火电在中国电力能源结构中占有非常高的比例。虽然集中发电效率更高，污染问题更容易减少，但严格来说，除非电动汽车的电能来自风能、太阳能等清洁能源，否则电动汽车并不是绝对环保的。此外，电动汽车电池的废电池回收是一个大问题。纯电动汽车没有污染，但也有间接污染，即火力发电造成的环境污染。然而，就目前氢燃料汽车和电动汽车的生产和技术成本而言，氢燃料电池汽车的技术和结构非常复杂。氢燃料汽车主要依靠氢气和氧化反应发电来驱动发动机，并且需要贵金属铂作为催化剂，这大大增加了成本，所以纯电动车的成本比较低。

4.能量效率

氢燃料汽车的效率低于电动汽车。业内专家计算，一辆电动汽车一旦启动，汽车充电位置的电源将损失5%左右，电池充放电将增加损失10%，最终电机将损失5%。将总损失计算为20%。氢燃料汽车将充电装置集成在车内，最终驱动方式与纯电动汽车相同，由电动机驱动。根据相关测试，如果用100 kWh的电能产生氢气，然后储存、运输、添加到车辆上，再转化为电能驱动电机，电能的利用率只有38%，利用率只有57%。所以无论怎么算，都远远低于电动车。

综上所述，随着新能源汽车的快速发展，氢能汽车和电动汽车各有利弊。电动汽车是当前的趋势。因为氢动力汽车有很多优势，虽然未来可能不会取代电动汽车，但会协同发展。随着氢能汽车技术的进步，我们可以找到贵金属铂的替代品，低成本生产高纯氢，并在传统加油站设立加氢区，使氢能汽车在市场上快速发展。