在汽車領域，未來的汽車的供能系統，究竟是從鋰電池組攜帶能量，還是從氫燃料電池發電？在過去的數年間，中國見證了鋰電池的(de)(de)崛起，也(ye)成為了全球(qiu)鋰(li)(li)電(dian)池生產和消費的(de)(de)最大市場，但(dan)是氫(qing)燃料電(dian)池的(de)(de)發(fa)展(zhan)同樣也(ye)列入了我們國家未來(lai)發(fa)展(zhan)計劃之中。中國正在投資必要的(de)(de)基(ji)礎(chu)設施(shi)，到2030年，全國將會(hui)建(jian)立起3000個加氫(qing)站，很顯然鋰(li)(li)電(dian)池與氫(qing)燃料電(dian)池的(de)(de)賽道已經(jing)建(jian)立，技術競(jing)爭(zheng)蓄勢待發(fa)。

觀點(dian)一：認為(wei)鋰電(dian)池比氫(qing)燃料(liao)電(dian)池好

埃隆·馬斯克認為氫(qing)燃料電(dian)(dian)池要選(xuan)擇(ze)能量存儲(chu)機制(zhi)，應該選(xuan)擇(ze)甲烷或丙烷，因為它們更(geng)容易制(zhi)取，但氫(qing)燃料電(dian)(dian)池非常(chang)愚(yu)蠢……制(zhi)造氫(qing)氣并(bing)儲(chu)存并(bing)在汽車(che)中(zhong)使用它非常(chang)困難，如果你拿一塊太(tai)陽能電(dian)(dian)池板直接給電(dian)(dian)池組充電(dian)(dian)，與(yu)氫(qing)燃料電(dian)(dian)池電(dian)(dian)解相比，取氫(qing)，分離氧氣，壓縮氫(qing)氣……這大約是其效率的一半。

其(qi)實，馬斯(si)克的(de)話也不無道理。與電(dian)池(chi)相比，氫燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)能源轉化(hua)效率上(shang)始(shi)終比電(dian)池(chi)低，相較于(yu)特(te)斯(si)拉的(de)BEV效率，目前市面(mian)上(shang)最好的(de)FCV在效率上(shang)仍然不及(ji)BEV一半；另外(wai)，在工業(ye)產(chan)業(ye)鏈發展與基礎設施（加氫站）建設上(shang)，氫燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)與鋰電(dian)池(chi)的(de)差距(ju)仍有(you)數十(shi)年。

燃料電(dian)池的(de)(de)發(fa)展仍在繼續，但充電(dian)基礎設施(shi)，氫氣的(de)(de)大規(gui)模(mo)生產及其庫存都滯(zhi)后。氫的(de)(de)使(shi)用需要(yao)大量的(de)(de)基礎設施(shi)建設，高質量和大型(xing)蓄壓(ya)器。燃料電(dian)池，壓(ya)力罐（碳纖(xian)維）的(de)(de)生產，加油(you)的(de)(de)氫氣價格，所需的(de)(de)加氫站(zhan)基礎設施(shi)和H2生產設施(shi)的(de)(de)建設都顯得(de)過(guo)于(yu)昂貴。除此之(zhi)外(wai)，目前,以化(hua)石能源(yuan)為原料的(de)(de)熱(re)化(hua)學(xue)過(guo)程在工業上應用較為廣(guang)泛(fan), 主要(yao)包括烴類蒸汽轉化(hua)、重油(you)部分氧(yang)化(hua)、煤氣化(hua)和水電(dian)解等制氫方法。在氫的(de)(de)主流生產過(guo)程中，也存在著污染和低效(xiao)率的(de)(de)問題。

觀(guan)點二：認為氫燃料(liao)電池(chi)比鋰(li)電池(chi)好

多年(nian)來，豐(feng)田(tian)一直(zhi)將氫(qing)(qing)燃料(liao)(liao)電池押在(zai)(zai)電池電動汽車上，以(yi)實現其零排放汽車戰(zhan)略。豐(feng)田(tian)燃料(liao)(liao)氫(qing)(qing)電池是豐(feng)田(tian)公(gong)司運用在(zai)(zai)mirai新(xin)能(neng)源車上的先進技術(shu)，豐(feng)田(tian)氫(qing)(qing)燃料(liao)(liao)電池就像(xiang)是一個發電站(zhan)，它通(tong)(tong)過氧(yang)氣和氫(qing)(qing)氣進行化學反應才生(sheng)產電，不是像(xiang)普通(tong)(tong)儲電池那樣需要充電，只需要添加氫(qing)(qing)氣，通(tong)(tong)過化學反應產出電。

氫燃料(liao)電(dian)池的(de)續航(hang)優勢相比鋰電(dian)池也很明顯，同樣(yang)續航(hang)500公里，普通鋰電(dian)池充電(dian)需要很長的(de)時間，超級(ji)快(kuai)速(su)充電(dian)也需要一(yi)個半小(xiao)時，而氫染(ran)料(liao)電(dian)池只要3分(fen)鐘就可以加滿氫氣。另(ling)外，在(zai)能量(liang)密度上，氫也遠遠超過了鋰離子，兩者(zhe)甚至都不在(zai)同一(yi)個數(shu)量(liang)級(ji)上。

氫燃料電(dian)池汽車還有有以下優(you)點：

加氫就像加油一樣，一般只需(xu)3~5分鐘。而電(dian)動汽車的(de)充(chong)電(dian)則是一個(ge)緩慢的(de)過程(cheng)。即使特斯(si)拉推出(chu)了超級(ji)充(chong)電(dian)站，通常(chang)也需(xu)要1個(ge)小時以(yi)上。

氫燃料(liao)電(dian)池(chi)主要的成(cheng)分是(shi)氫，我們知道水的化(hua)學式是(shi)氫二氧(yang)，氫燃料(liao)電(dian)池(chi)在(zai)使(shi)用壽命結束后，并(bing)不(bu)會對環境(jing)造成(cheng)污染。而(er)鋰(li)離子電(dian)池(chi)則含有很多重金屬(shu)，如果回(hui)收不(bu)當(dang)，就會對環境(jing)造成(cheng)更大的污染。

氫燃料電(dian)池(chi)儲(chu)能密(mi)度高，且(qie)重量(liang)(liang)輕，續(xu)航(hang)里(li)(li)(li)程普遍更遠。通常會超過500公里(li)(li)(li)，而純電(dian)動汽(qi)車(che)則(ze)根據電(dian)池(chi)容量(liang)(liang)的大小，目前大部分純電(dian)動汽(qi)車(che)續(xu)航(hang)里(li)(li)(li)程在300公里(li)(li)(li)左右，少(shao)數車(che)型可以達到400~500公里(li)(li)(li)。

另(ling)一(yi)方面，歐(ou)洲也是氫燃料(liao)電(dian)(dian)(dian)池研究(jiu)的(de)(de)另(ling)一(yi)個大本營。隨著(zhu)德(de)國能(neng)源轉型的(de)(de)不斷(duan)深入，大量的(de)(de)新(xin)能(neng)源并入電(dian)(dian)(dian)網，以歐(ou)洲最(zui)大的(de)(de)能(neng)源研究(jiu)機(ji)構之一(yi)：于利希研究(jiu)所(suo)（Jülich research center）正(zheng)在倡導將新(xin)能(neng)源發電(dian)(dian)(dian)（風電(dian)(dian)(dian)）轉化(hua)為氫能(neng)，以解決可(ke)再生(sheng)能(neng)源發電(dian)(dian)(dian)產生(sheng)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)網波(bo)動與消(xiao)納(na)問題。

研究所(suo)主任Detlef Stolten教授指出(chu)：“在(zai)風能的幫助(zhu)下，現有風力(li)渦輪機將(jiang)產(chan)生如(ru)此(ci)多的額外(wai)電(dian)(dian)力(li)，在(zai)2050年它可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)取代德國家庭目前需要供暖(nuan)的天然氣。此(ci)外(wai)，通過電(dian)(dian)力(li)市(shi)場的調控(kong)，用電(dian)(dian)高峰時間每年將(jiang)減少90太瓦時。我們可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)將(jiang)這部分電(dian)(dian)能以(yi)(yi)(yi)70％的實際(ji)效率電(dian)(dian)解水，產(chan)生的氫燃料(liao)可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)供應1600萬輛燃料(liao)電(dian)(dian)池汽車運行。”

“燃料(liao)電(dian)池還可(ke)以(yi)實現分(fen)散(san)式電(dian)源。依(yi)賴(lai)天然氣(qi)網的(de)家庭甚至小型(xing)住宅可(ke)以(yi)并行使(shi)用燃料(liao)電(dian)池。我們在討論移動性的(de)過(guo)程中，也不要忘記整個能源系(xi)統中燃料(liao)電(dian)池的(de)補償功(gong)能。”

從未(wei)來(lai)長遠發展上(shang)來(lai)說(shuo)明氫燃料電(dian)池與鋰電(dian)池哪(na)個是未(wei)來(lai)？

當(dang)前，全球能源和環境系統正(zheng)面(mian)臨著(zhu)巨大的(de)挑戰。其中，作為(wei)石油(you)消耗和二(er)氧化(hua)碳(tan)排放大戶的(de)汽車(che)產業，也正(zheng)面(mian)臨著(zhu)一場革命性的(de)變革，將包括純電(dian)(dian)(dian)動(dong)、燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)技術在內的(de)純電(dian)(dian)(dian)驅(qu)動(dong)作為(wei)新能源汽車(che)的(de)主要技術方向，已然成(cheng)為(wei)世界(jie)各國形成(cheng)的(de)共識。燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)汽車(che)是電(dian)(dian)(dian)動(dong)汽車(che)汽車(che)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)另(ling)一個重要方向，與鋰離(li)子電(dian)(dian)(dian)池(chi)相比，可以(yi)清楚地看見兩(liang)者間有著(zhu)明顯的(de)優缺點。

首先，是從安全性角度出發。

燃(ran)(ran)料電池(chi)(chi)的(de)安(an)(an)全(quan)隱(yin)患：氫氣(qi)的(de)泄露(lu)與控制，是(shi)(shi)燃(ran)(ran)料電池(chi)(chi)系統安(an)(an)全(quan)隱(yin)患的(de)主(zhu)要來(lai)源(yuan)，屬于(yu)物(wu)理(li)層面，而(er)鋰離子電池(chi)(chi)的(de)安(an)(an)全(quan)隱(yin)患則(ze)主(zhu)要來(lai)自(zi)于(yu)不易(yi)控制的(de)鏈式反應，屬于(yu)化學層面。因(yin)為鏈式反應速度極(ji)(ji)其(qi)短暫。就可控性角(jiao)度說，鋰離子電池(chi)(chi)的(de)控制難度要高于(yu)燃(ran)(ran)料電池(chi)(chi)。不過在遇到極(ji)(ji)端劇烈碰撞(zhuang)的(de)情況下，燃(ran)(ran)料電池(chi)(chi)的(de)危害(hai)程度則(ze)要更大。當然(ran)這也僅僅是(shi)(shi)理(li)論上，氫氣(qi)本身因(yin)為快速逃逸(yi)的(de)特點(dian)使(shi)得泄漏時間很短，加(jia)上高壓(ya)氫氣(qi)瓶耐撞(zhuang)擊(ji)、跌落、槍擊(ji)等(deng)非常規性能也為安(an)(an)全(quan)提(ti)供了保障。

其次(ci)，是從低溫性能的(de)角度看。

因為(wei)低(di)溫下(xia)電(dian)(dian)解液的(de)(de)(de)(de)粘度增(zeng)大電(dian)(dian)導率下(xia)降，會導致電(dian)(dian)池(chi)(chi)極化內(nei)阻急(ji)劇增(zeng)加，一(yi)般廠商都不推(tui)薦零度以下(xia)的(de)(de)(de)(de)放電(dian)(dian)行(xing)為(wei)，因此鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)需要外部(bu)提供(gong)供(gong)熱來解決(jue)低(di)溫問題。燃(ran)料電(dian)(dian)池(chi)(chi)低(di)溫起步性(xing)能差，但隨(sui)著啟(qi)(qi)動(dong)(dong)后自身放熱的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，電(dian)(dian)堆的(de)(de)(de)(de)溫度會很快穩(wen)定在80-90℃的(de)(de)(de)(de)正(zheng)常工作(zuo)溫度范圍。不過(guo)關(guan)于燃(ran)料電(dian)(dian)池(chi)(chi)如何實現低(di)溫啟(qi)(qi)動(dong)(dong)，特(te)別是(shi)(shi)不使(shi)用外輔電(dian)(dian)前提下(xia)的(de)(de)(de)(de)低(di)溫啟(qi)(qi)動(dong)(dong)是(shi)(shi)一(yi)個重要的(de)(de)(de)(de)研(yan)究課題。

第三，是從成本角(jiao)度(du)考慮。

總體上(shang)(shang)看(kan)，無論是(shi)燃(ran)(ran)料電(dian)池(chi)(chi)還(huan)是(shi)鋰離子電(dian)池(chi)(chi)，在價格(ge)上(shang)(shang)都要高(gao)于(yu)(yu)傳統能源。特別是(shi)氫氣的(de)來源、存儲以(yi)及(ji)安全使用(yong)等條件的(de)復(fu)雜與嚴苛，導致氫燃(ran)(ran)料電(dian)池(chi)(chi)成本(ben)居高(gao)不下，短期(qi)(qi)內(nei)難以(yi)取(qu)得優(you)勢。以(yi)大批(pi)量(liang)產數據(ju)來看(kan)，鋰電(dian)池(chi)(chi)成本(ben)最終會突破1000元(yuan)/kwh；燃(ran)(ran)料電(dian)池(chi)(chi)的(de)成本(ben)目前(qian)還(huan)是(shi)很高(gao)的(de)，期(qi)(qi)望遠期(qi)(qi)大批(pi)量(liang)實(shi)現的(de)前(qian)提下可能去接近于(yu)(yu)現在內(nei)燃(ran)(ran)機(ji)的(de)價格(ge)。

第(di)四，是(shi)充電所需消耗的時間。

冗長(chang)的(de)(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)時間始終是鋰離子(zi)電(dian)(dian)池一(yi)(yi)個難(nan)以磨(mo)滅的(de)(de)(de)痛(tong)點。在一(yi)(yi)般的(de)(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)模式下，一(yi)(yi)輛裝有鋰離子(zi)電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)車，需要耗費3到(dao)8個小時才(cai)能(neng)(neng)充(chong)滿。相(xiang)較之下，燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)池就顯得(de)方便快捷(jie)了許多，以氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)池為例，直接加氫(qing)僅(jin)需3到(dao)5分(fen)鐘，就能(neng)(neng)滿血復活。

第五，續航里程。

這可(ke)能是所(suo)以純電(dian)動汽(qi)車，特別是鋰離子(zi)(zi)電(dian)池汽(qi)車最(zui)大的痛點了。傳統的鋰離子(zi)(zi)電(dian)池在(zai)續航(hang)能力上(shang)很難突破500km，相比之下能量密度高且重量更輕的燃料電(dian)池，在(zai)續航(hang)里程上(shang)就(jiu)能夠達到更遠。

第六：溫度影響。

燃料(liao)(liao)電(dian)池汽車(che)可以(yi)通過整(zheng)車(che)綜(zong)合熱(re)(re)管理(li)，保(bao)持和夏(xia)天(tian)(tian)一(yi)樣長的(de)(de)(de)續航里程，這(zhe)一(yi)點是鋰離(li)子(zi)電(dian)池不能(neng)做到的(de)(de)(de)。鋰離(li)子(zi)電(dian)池不管是PTC加熱(re)(re)還(huan)(huan)是空調(diao)(diao)加熱(re)(re)，都要消耗電(dian)量。燃料(liao)(liao)電(dian)池夏(xia)天(tian)(tian)的(de)(de)(de)時(shi)候(hou)需消耗電(dian)量來給空調(diao)(diao)供電(dian)，而在(zai)冬天(tian)(tian)的(de)(de)(de)時(shi)候(hou)只(zhi)需用廢(fei)熱(re)(re)給乘客艙保(bao)溫和采暖。所以(yi)從(cong)理(li)論上講(jiang)，冬天(tian)(tian)的(de)(de)(de)里程應(ying)該比夏(xia)天(tian)(tian)還(huan)(huan)長。目(mu)前有機(ji)構在(zai)開展基于朗肯循(xun)環的(de)(de)(de)廢(fei)熱(re)(re)發電(dian)研究(jiu)，若能(neng)實現將進一(yi)步提(ti)高燃料(liao)(liao)電(dian)池的(de)(de)(de)效率。

第七：成本平衡。

燃(ran)料電(dian)(dian)池(chi)(chi)和純電(dian)(dian)動汽(qi)(qi)車(che)的(de)成本平衡點(dian)不同，乘用車(che)是500公里(li)(li)左(zuo)(zuo)右(you)，商用車(che)100公里(li)(li)左(zuo)(zuo)右(you)：氫燃(ran)料電(dian)(dian)池(chi)(chi)系(xi)統更適合替代柴油機，鋰離子電(dian)(dian)池(chi)(chi)系(xi)統更適合替代汽(qi)(qi)油機。相對于遠(yuan)程(cheng)(cheng)公交(jiao)、雙班(ban)出租(zu)、城市物流(liu)、長(chang)途運輸等一些交(jiao)通方式，燃(ran)料電(dian)(dian)池(chi)(chi)汽(qi)(qi)車(che)具有(you)清潔(jie)、零排放、續航里(li)(li)程(cheng)(cheng)長(chang)、加(jia)速時間短(duan)的(de)特(te)點(dian)，是適應市場需求的(de)最佳選擇，所(suo)以我們要及時地(di)把產業(ye)化重點(dian)向燃(ran)料電(dian)(dian)池(chi)(chi)汽(qi)(qi)車(che)拓展。