環(huán)境與能源問(wèn)題是本次G20大阪峰會(huì)的主題之一，而日本在氫能源領(lǐng)域的專(zhuān)利數(shù)量位居世界首位，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。日本車(chē)企更是大步邁入被稱(chēng)為“終極環(huán)?！钡臍淙剂想姵剀?chē)的量產(chǎn)階段。

目前日本國(guó)內(nèi)道路上行駛的氫汽車(chē)超過(guò)4000輛。

加氫站在日本全國(guó)共有100多個(gè)，和普通加油站非常類(lèi)似，工作人員通過(guò)一個(gè)輸送管道，大約用3分鐘就可以加滿5公斤的氫氣燃料，加滿一箱的價(jià)格換算過(guò)來(lái)大概在400元人民幣，能夠行駛的距離為600公里左右。

日前，美國(guó)能源部（DOE）副部長(zhǎng)Dan Brouillette、日本經(jīng)濟(jì)貿(mào)易工業(yè)部（METI）部長(zhǎng)世耕弘成（Hiroshige Seko）和歐盟委員會(huì)歐盟氣候行動(dòng)與可再生能源委員（ENER）Miguel Caete在G20部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議期間簽署了一份聯(lián)合聲明稱(chēng)，三方將在未來(lái)通力合作研發(fā)、共享氫能及燃料電池技術(shù)。

聲明中，三方表達(dá)了各自對(duì)于共享、合作研發(fā)氫能和燃料電池技術(shù)的強(qiáng)烈意向。與此同時(shí)，三家機(jī)構(gòu)將探索如何最優(yōu)化地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目啟動(dòng)與執(zhí)行，秉承其在能源會(huì)談中的承諾，制定高效的氫能合作框架、或通過(guò)簽訂合作備忘錄（MOC），為第二階段氫能源部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議做準(zhǔn)備。該會(huì)議將于今年9月25日召開(kāi)。

氫能與燃料電池是可持續(xù)能源方案中的重要一環(huán)，加快該領(lǐng)域的研發(fā)不單將為能源行業(yè)帶來(lái)巨大好處，有益于經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的發(fā)展；還能為各行業(yè)創(chuàng)造新發(fā)展機(jī)遇并帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，有助于實(shí)現(xiàn)可信賴(lài)的、清潔的、可負(fù)擔(dān)的發(fā)電方案。

對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，目前氫能源車(chē)還處于起步階段。數(shù)據(jù)顯示，2018年我國(guó)氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)量?jī)H為1619輛，且以客車(chē)和專(zhuān)用車(chē)為主，乘用車(chē)幾乎沒(méi)有。而據(jù)中汽協(xié)的數(shù)據(jù)顯示，2019年1-4月，氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成237輛和230輛，同比增長(zhǎng)分別達(dá)到154.8%和289.8%。

今年可以說(shuō)是電動(dòng)汽車(chē)安全元年，過(guò)去無(wú)論是廠商還是購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)車(chē)的用戶，從來(lái)只關(guān)心性能和續(xù)航里程，沒(méi)人關(guān)心過(guò)電池安全，直到特斯拉曝出自燃事件后大家才開(kāi)始越發(fā)關(guān)注電動(dòng)車(chē)的安全問(wèn)題。這也讓很多過(guò)去不為人知、廠商避而不談的、三元鋰電池的性能缺陷逐漸浮出水面，讓人們逐漸意識(shí)到磷酸鐵鋰的好處。

如果拿三元鋰跟磷酸鐵鋰對(duì)比相信很多人很快就能知道磷酸鐵鋰正安全性方面的性能是要優(yōu)于三元鋰電池的，但是如果拿三元鋰與氫燃料電池對(duì)比，誰(shuí)更安全呢？過(guò)去人們總是談氫色變，覺(jué)得氫是一種比汽油還要危險(xiǎn)得多的能量?jī)?chǔ)備方式。事實(shí)果真如此嗎？氫燃料電池的工作原理是怎樣的？它的安全性是怎么設(shè)計(jì)的？與三元鋰相比誰(shuí)更安全？本期來(lái)為大家解讀：

氫燃料與鋰電：

成本是短期制約因素

隨著近年來(lái)全球應(yīng)對(duì)氣候變化、節(jié)能減排、發(fā)展轉(zhuǎn)型等變化，非化石能源消費(fèi)占比持續(xù)提升，而這些能源的利用方式大體上都是發(fā)電，從而也推動(dòng)全經(jīng)濟(jì)范圍整體電氣化水平的提升。

如果說(shuō)前十年還看不出交通部門(mén)的能源結(jié)構(gòu)演化趨勢(shì)，目前看電氣化、智能化、信息化的端倪初露，在鐵路運(yùn)輸中電力牽引已經(jīng)替代內(nèi)燃牽引成為主導(dǎo)方式，中國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、日本、法國(guó)等電氣化鐵路里程占比已經(jīng)超過(guò)50%。

其次在新能源汽車(chē)銷(xiāo)售方面，純電動(dòng)車(chē)型銷(xiāo)量比例超過(guò)七成、混合動(dòng)力車(chē)型約占三成，在補(bǔ)貼和政策傾斜的作用下，電動(dòng)汽車(chē)一枝獨(dú)秀，正在逐漸蠶食傳統(tǒng)汽柴油內(nèi)燃車(chē)的增量市場(chǎng)。

但是近年來(lái)日本頻頻發(fā)布?xì)淠芷?chē)的成果，三分鐘可加滿高壓儲(chǔ)氫罐并可實(shí)現(xiàn)700公里以上的續(xù)航里程，同時(shí)還能進(jìn)入量產(chǎn)，還是相當(dāng)誘人的。

但目前制氫的工藝路線主要包括天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化、石油蒸汽轉(zhuǎn)化、甲醇裂解、液氨裂解、水電解、煤炭氣化等，氫能的市場(chǎng)價(jià)格約為3-6美元/千克，百公里成本約為5-10美元，約為電動(dòng)汽車(chē)的3-10倍左右。

氫氣管道的造價(jià)約65萬(wàn)-225萬(wàn)美元/公里(直徑長(zhǎng)度1-4米)，天然氣管道的造價(jià)約30萬(wàn)-130萬(wàn)美元/公里，電網(wǎng)的造價(jià)按輸電電壓、回路不同約為20-450萬(wàn)美元/公里，800-1100的特高壓平均輸電成本僅為2-4分/千公里。

即使考慮充電站、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，從成本上看，電力在交通部門(mén)仍然優(yōu)于氫能。氫能要實(shí)現(xiàn)規(guī)模擴(kuò)張，從技術(shù)到系統(tǒng)仍需要大的突破。

真理掌握在誰(shuí)手里？

氫能的技術(shù)路線之爭(zhēng)最引起國(guó)人關(guān)注的主要在于鄰國(guó)日本，日政府正聯(lián)手其國(guó)內(nèi)幾家最大的制造企業(yè)，竭力打造所謂的“氫能社會(huì)”，奪人眼球的“2020年氫能奧運(yùn)”、即將上市的“未來(lái)氫能汽車(chē)”以及“氫能住宅”，對(duì)氫能的補(bǔ)貼也大大高于電動(dòng)汽車(chē)。

但氫能來(lái)源仍然是問(wèn)題，“核能+海水”、“澳煤進(jìn)口”制氫的路線并不為人所看好。而技術(shù)的推廣還與應(yīng)用規(guī)模有關(guān)，日車(chē)企在全球有較高的市場(chǎng)占有率，對(duì)推動(dòng)氫能汽車(chē)發(fā)展有基礎(chǔ)，但也面臨與電動(dòng)汽車(chē)一樣的基礎(chǔ)設(shè)施和成本的挑戰(zhàn)，合理的建設(shè)成本、創(chuàng)新的商業(yè)模式還是前提條件。氫燃料電池車(chē)的最大優(yōu)勢(shì)在于續(xù)航能力完全可與燃油車(chē)相媲美，但從目前的市場(chǎng)力量對(duì)比看，很難說(shuō)不出現(xiàn)贏者通吃的局面，屆時(shí)付出慘重代價(jià)的可能就是少數(shù)派路線。

電力的最大優(yōu)勢(shì)還在于可以自由互聯(lián)，并自帶信息屬性，與數(shù)字同質(zhì)同源，這恐怕是氫能無(wú)可比擬的。但在分布式、儲(chǔ)能等領(lǐng)域，氫燃料電池還可以與電力攜手，共同形成一個(gè)新的能源網(wǎng)絡(luò)。

德國(guó)Brandenburg不久前建成了世界上第一座用氫能作為電力存儲(chǔ)中介的混合能源電站，這項(xiàng)技術(shù)能夠高效地將當(dāng)?shù)剡^(guò)剩的風(fēng)能和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫能，并利用現(xiàn)有的天然氣設(shè)施進(jìn)行長(zhǎng)期儲(chǔ)存，在需要時(shí)重新轉(zhuǎn)化為電能。

“化電為氫”的嘗試可能為紓解長(zhǎng)期電力存儲(chǔ)和遠(yuǎn)距離輸送的瓶頸提供一種新的思路。只有突破能源存儲(chǔ)這一大難題，一個(gè)嶄新的可再生電力時(shí)代才有可能盡快到來(lái)。氫能源和可控核聚變技術(shù)一樣，都是人類(lèi)的夢(mèng)想。

主載之爭(zhēng)可能并不太重要，更為長(zhǎng)久的判斷現(xiàn)在還為時(shí)過(guò)早，真正重要的還是彼此形成能源革命的合力，共同來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)更好的世界。

燃料電池與鋰電：

單從技術(shù)角度來(lái)評(píng)估，氫燃料電池遠(yuǎn)勝于動(dòng)力電池，比如加注時(shí)間氫燃料電池3分鐘、5分鐘，再大的車(chē)頂多10分鐘、20分鐘，而純電動(dòng)最少也需要半小時(shí)80%；行駛里程能夠跑300公里、500公里、700公里，甚至重卡1000公里、2000公里都可以做到，而純電動(dòng)做不到。另外，氫燃料電池使用無(wú)污染，即便拆解后也無(wú)污染，但電池拆解有污染。

總之作為汽車(chē)動(dòng)力源，氫燃料電池相較于鋰電池具有能量密度高、續(xù)航里程長(zhǎng)、充電時(shí)間短、重量輕、性能提升空間大等諸多優(yōu)點(diǎn)。若從兩者的技術(shù)難度與成本來(lái)看，鋰電池技術(shù)難度相對(duì)較小，生產(chǎn)相對(duì)成熟，同時(shí)整個(gè)制造產(chǎn)業(yè)鏈完善，正處于規(guī)模效應(yīng)的擴(kuò)大階段，而氫燃料電池的關(guān)鍵材料催化劑、質(zhì)子交換膜、雙極板等國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈基本處于空白狀態(tài)，同時(shí)制造成本及加氫站建設(shè)成本等高昂。但在明天氫能總經(jīng)理、創(chuàng)始人王朝云看來(lái)，如果追求短期利益最大化，不會(huì)想到氫燃料電池。純電動(dòng)路線的真正毛病就是，眾多企業(yè)帶著短期利益的強(qiáng)烈企圖心?！捌鋵?shí)僅僅是利益的先后問(wèn)題，（干氫燃料電池）可能開(kāi)始你會(huì)活得很苦，但是放眼三年、五年是可以解決的?！蓖醭普f(shuō)。當(dāng)然也有人持不同意見(jiàn)：純電動(dòng)是中國(guó)新能源乘用車(chē)的主流方案，燃料電池車(chē)不太可能取代純電動(dòng)車(chē)的地位。從城市間短途行駛的乘用車(chē)，到長(zhǎng)距離的高鐵，再到農(nóng)村的兩輪車(chē)、三輪車(chē)，有大量純電動(dòng)技術(shù)積累和優(yōu)勢(shì)，從交通出行合理性來(lái)看，也應(yīng)將純電動(dòng)作為主流方案。對(duì)于未來(lái)氫燃料電池與鋰電池兩者的關(guān)系，清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高（同是動(dòng)力鋰電池和氫燃料電池的科研帶頭人）則表示，最有可能的是兩者共存：“至少到2030年，乘用車(chē)領(lǐng)域可能純電動(dòng)更占主導(dǎo)，而有長(zhǎng)距離運(yùn)輸要求的商用車(chē)領(lǐng)域燃料電池車(chē)會(huì)更多?！?/p>