氢能源背后的真相：是终极能源，还是一场骗局？

当前，汽车行业已经进入百年未有的大变革时代，低碳化、信息化、智能化已经成为全球汽车技术发展的必然趋势。时至今日，相信已经没有人会再怀疑的是，在汽车领域，传统汽车最终将被淘汰，新能源汽车将是未来大势所趋。

然而，对于新能源汽车的发展方向，却存在几种不同的技术发展路线。目前市场上存在纯电动汽车EV、插电式混合动力汽车PHEV以及油电混合动力汽车HEV等。但是从严格意义上讲HEV不能算新能源汽车，因此市场上常见的新能源汽车为前两种。此外，还有一种近几年被媒体渲染的技术路线，这就是氢能源汽车。

不过，对于氢能源汽车这一发展路径，一直以来都存在一定的争议。支持的人认为，氢能源零污染，是未来的终极能源；但另有观点则认为，氢能源其实就是一场骗局。那么，氢能源到底是未来还是骗局？真相到底如何呢？

氢能源汽车

技术路线

实际上，氢能源汽车在技术上分为两种：一种是氢内燃机汽车，即通过燃烧氢气产生动力来推动汽车；另一种是氢燃料电池车，是使氢或含氢物质与空气中的氧在燃料电池中反应产生电力推动电动机，由电动机推动车辆。由于氢内燃机汽车的安全风险更高，目前主流的是氢燃料电池车。

作为氢能源汽车的“心脏”，氢燃料电池是一种由氢气与氧气进行化学反应进而将化学能转化为电能的发电装置。在这一化学反应中，由于最终产物只产生水，对环境无污染，不像燃油车等排放碳氧化物、氨氧化物和硫氧化物等物质，因此氢气被认为是可以实现“零排放”的能源。

具体而言，从结构上说，氢燃料电池车与普通燃油车较为相似，就是把燃油车的油箱换成储氢罐，把燃油车的内燃机换成氢燃料电池。从工作原理上说，氢燃料电池是把氢气输入燃料电池中，在催化剂铂的作用下，氢原子的电子被分离出来，并被质子交换膜阻隔，通过外电路从负极传导到正极，成为电能驱动电动机。因此，氢燃料电池车可以看作成自带氢燃料发电机的电动汽车。

在使用过程中，氢燃料电池车主要是通过加氢增加续航，这一过程一般只需要3-5分钟。目前，氢燃料电池车一次加氢的续航里程可以大约在600-800公里。

从整体来看，氢能源汽车具有无污染、噪音低、能源效率高、续航能力强、加氢方便等优点。

氢能

缺点与瓶颈

从氢能源产业来看，从上游制氢，到中游输氢和储氢，再到下游加氢及应用，氢能源汽车产业链长、环节多。由于技术尚不成熟，其发展应用仍然存在一些技术瓶颈。

就氢能源汽车而言，其存在的缺点也是十分突出，主要表现在氢能源汽车成本较高，氢气来源不太经济且会造成污染，催化剂铂价格昂贵且有毒，加氢站基础配套设施建设和维护费用高昂，安全性仍存在较大风险等。

具体而言，目前制约氢燃料电池发展的三大因素在于成本、寿命和性能：

（一）氢燃料的主要成本包括贵金属催化剂铂、氢质子膜、双电机板等，由于相关厂家批量化生产能力不足，导致氢燃料电池的成本要远远高于比锂电池成本。

（二）目前采用国内技术生产的氢燃料电池寿命普遍只有约2000小时，主要在于催化剂铂寿命短。而现如今锂电池的使用寿命是一般在5-20年，平均寿命在8年以上。

（三）目前氢燃料电池技术还处于发展阶段，而锂电池技术难度相对较小，生产相对成熟。

另外，氢燃料汽车自身的成本也太高，且一座加氢站的建造成本在1500万元左右，比充电站贵3倍以上。后期运营和维护成本，也是一笔相当大的费用。

此外，制约氢能源发展的最核心的问题还在于氢气的来源上。目前，常用的获取氢气的技术手段有三种：

1）电解水制氢。由于氢气并非自然界中存在的物质形态，所以需要通过人工化学反应生成。电解水这种方式看似无污染，但是却需要消耗大量的电能和水资源。而电能主要是来自电网，目前我国电网的电力主要是以火电为主，可再生能源为辅。此外，电解水造成的能量损失也较大。即在电解水过程中消耗大量电能，然后制取氢气，再进行氢氧化学反应产生电能驱动汽车行驶，这一过程使得能量转化效率大大降低，同时也会带来电能的浪费。而目前比较理想的可利用的能源是可再生能源的弃电，但这也提高了营运成本。

2）甲烷等化合物置换制氢。在甲烷置换反应制取氢气这一过程中不可避免的会产生一氧化碳、二氧化碳等气体，必然会造成大量的空气污染。有研究显示，作为温室气体，甲烷造成的温室效应是二氧化碳的120倍。即使在排放20年后，每千克甲烷的暖化效应仍是二氧化碳的84倍，100年后仍是二氧化碳的28倍。而其他如煤炭、重油等方式制氢必然造成排放温室气体。

3）工业副产品制氢。工业副产品制氢将富含氢气的工业尾气作为原料，主要采用变压吸附法，回收提纯制氢。工业副产品制氢对降低制氢成本有利，然而其产能受限，只能满足初期发展的需求。

可以看到，披着“清洁能源”外衣的氢气，实际上并非人们想象的那么清洁，这是因为在制氢过程中不可避免的产生污染和能量损耗。此外，由于目前国内氢能源技术水平有限，氢燃料电池的关键零部件与技术过度依赖国外龙头企业，供应链遭“卡脖子”现象严重。

蓝色的干净的水滴玻璃球组成的甲烷CH4分子

水氢客车的真相

近几年来，我国氢能源汽车产业的发展也经历了几番波折。在国内氢能源客车市场上，就存在两种企业，一种是真正做技术的，另一种则是骗钱的。这其中水氢客车的骗局，给整个氢能源产业造成了极大的伤害，让无数人认为整个氢能源汽车行业就是一场骗局。

2019年，“水氢客车”的曝光吸引了国人的眼球。其官方在解释水氢客车原理时声称，通过车内的特殊转换装置可以将水转化为氢气，再输入氢燃料反应堆产生电能，驱动汽车行驶，续航里程可达1000公里。也就是说，车载水实时制氢，水和反应物在催化剂作用下产生氢气和水解产物，车辆只需加水即可行驶。

然而，事实远非如此简单。从常识上来说，水在一定条件下，才能分解为氢气和氧气，这个过程中必须消耗大量能量。然后氢气和氧气结合产生动能，从能量守恒的角度来看，整个转化过程中消耗的能量的成本显然会大于最终产生的动能的价值。无论是通过一些金属粉末或者电池之类在汽车上分解水，都还需要购买原料或者电能等“隐性成本”。而反应过程中的“催化剂”也只能改变反应的速率，并不能提供额外的能量。此外，目前水制氢的技术还处于实验阶段，成本上根本达不到商业化的需求。因此，水氢客车从根本上说就是一个伪命题。

氢能源汽车新能源汽车

业界观点大碰撞

对于氢能源汽车，目前业界大致可以分为支持和不看好两种态度。

中国科学院院士欧阳明高认为，氢能储能成本低，和储电互补，且运储方式灵活，是集中式可再生能源大规模、长周期储存的最佳途径。不过目前氢能源产业还处于发展初期，发展上存在很多瓶颈，而氢能发展的关键在于聚焦“绿氢”。对于弃风弃光副产氢富裕地区，尽量在当地就近使用，降低运输成本。从用途上看，氢燃料电池动力系统更适合长途大型重载车辆替代柴油机，同时也具备一定的战略意义。

中国工程院院士杨裕生则表示，真正清洁而又经济可用的氢能并不丰富，“氢能是终极能源”的命题是不成立的。目前，氢能还面临着“不节能、不减排、不便宜”的“三不问题”。当下时间和技术还不成熟的条件下，对氢能和燃料汽车的未来发展不要太乐观。

针对对于氢能行业发展，国外大咖们也发表了自己的看法。

近日，大众汽车集团首席执行官赫伯特·迪斯在接受采访时表示：“你们不会看到任何氢能源的乘用车，在大规模市场当中应用氢燃料电池技术的想法太过乐观，十年内都不可能，因为这背后的物理学逻辑不合理。”

特斯拉CEO埃隆·马斯克则直言不讳地写到：Fuel Cells=Fool Sells！他解释道：“燃料电池应该叫愚蠢交易，就是用在火箭上也不是个好主意，但至少不会像用在汽车上那么荒谬。”

事实上，早在2019年10月，曾积极推动氢燃料电池的本田宣布无限期搁置氢燃料电池技术的发展。同年由于爆炸事故频发，日本、韩国、挪威等已经停止氢能源汽车的销售。2020年4月，由于成本太高，曾在氢燃料电池领域探索了20多年的奔驰母公司戴姆勒，正式宣布终止氢燃料电池乘用车计划。大众汽车则直接怒批在汽车上使用氢气是“毫无意义的”。

氢能源车加氢站

氢能源未来路在何方？

当前，对于氢能产业来说，即是在吹捧中成长，也是在质疑中前行。

如果说氢能源是未来的终极能源，那么这个命题显然是不成立的。这一点笔者很赞同杨院士的观点。这是因为氢能并不像化石能源或太阳能、风能等属于自然界存在的物质与能量，通过消耗额外能量或物质的方式打破原有化合物如水的碳氢键制氢，再与氧气结合生成水的同时产生电能或者动力驱动汽车，能量的逐级损耗必然导致能量的浪费，得不偿失而且成本高企。例如制造1公斤氢气需要消耗大约60度的电能，而1公斤氢只能供氢能源汽车行驶100公里左右，但同样的电却能让电动汽车行驶超过400公里。

但如果说氢能一无是处，这也不是实事求是的态度。毕竟，氢能更多的是利用被浪费的光伏风电等电能或者副产氢以获取氢气，在实际中却是在充分利用现有的能源资源，减少不必要的能源浪费。同时，氢能在长距离运输的重卡、工农业、航空航天等多个行业领域仍然有其使用价值。

总体而言，氢能源更像是在夹缝中求生存，在市场上开辟出一条属于自己的道路。就现阶段氢能产业来说，亟待技术突破，最大化地利用富余能源，提高效率，降低成本，变废为宝。而截至2020年，我国氢能源汽车销量累计超7000辆，累计建成加氢站118座。（文/Jacky）