新能源车型下一个战场—氢燃料电池，氢动力领域的大战一触即发

随着越来越多的汽车制造商开始应对全球气候变化，宝马表示致力并计划到2050年实现碳中和。然而，与大部分汽车制造商不同，这家德国品牌认为氢燃料电池汽车将在实现这一目标方面发挥重要作用，当然还有电池电动汽车。引领潮流的是刚刚开始小批量生产的氢动力宝马iX5 SUV。几年前，它首次由2019年法兰克福车展上出现的i Hydrogen Next概念车预览。从明年春天（2023年）的某个时候开始，宝马现在正在建造的小批量iX5将在全球特定地区上街进行测试。

iX5基于该公司位于南卡罗来纳州斯帕坦斯堡的工厂生产的常规宝马X5，在德国慕尼黑的宝马研究和创新中心组装。从X5到iX5的转变包括更换一个全新的底盘，以可以放置下燃料电池系统的两个氢气罐，这两个氢气罐位于中型SUV的中央通道和后排座椅下方。

宝马表示，iX5的整个燃料电池-电动系统的总功率为374马力。该公司还表示，其整备质量与插电式混合动力X5相当，重约2.6吨。宝马声称iX5可以在七秒内从零加速到100公里/小时，最高时速为190公里/小时。欧版WLTP行驶里程约为500公里 。

宝马认为，燃料电池动力总成将为电动汽车无法满足需求的客户提供无碳替代方案，例如那些需要快速加油且无法快速充电的客户。该公司还认为，氢能将有助于抵消电气化面临的挑战，尤其是中型和重型卡车。据说该技术要解决的其他问题包括电网容量和可再生资源受到限制的地区。此外，宝马表示，目前全球有40多个国家制定了氢能战略，并引用了自2020年以来加氢站的不断建设。目前，宝马iX5仅作为试点项目生产，但它可以为未来的宝马燃料电池汽车奠定基础。在类似的新闻中，本田最近宣布计划制造氢动力CR-V。只有时间才能证明燃料电池技术是否像宝马希望的那样可行。

氢燃料电池汽车：您需要知道的一切

您可能最近听到了很多关于电动汽车的消息，以及有关减少车辆碳排放的立法的新闻。但还有另一种零排放车辆，它载着你走在路上时只排放水蒸气。这就是氢燃料电池汽车，与电动汽车有关，但有特定的差异，使氢燃料汽车与众不同，而且更罕见。

目前可用的氢动力汽车

自2015年以来，三家不同的汽车公司已经上市了三款氢动力汽车，分别是：本田Clarity燃料电池，现代NexoSUV和丰田Mirai。但本田现在已经停止生产所有车型的Clarity，现代迄今为止已售出不到1500辆NexoSUV。

丰田是最致力于氢动力作为电池电动汽车替代品的公司，在美国两代人中销售了大约10，700辆Mirai轿车。（而本田没有从插电式混合动力和电池电动Clarity版本中公布其Clarity燃料电池车型的销售情况。）

什么是氢动力汽车？

氢燃料电池汽车（简称HFCV）使用与电池电动汽车相同的电动机来驱动。但它不是由大型重型电池供电，而是由燃料电池堆供电，其中纯氢（H2）穿过膜与空气中的氧气（O2）结合，通过化学反应产生电力和水蒸气。这意味着燃料电池汽车在技术上是串联混合动力车，这就是为什么它们有时被归类为燃料电池混合动力电动汽车（FCHEV）。站在科学家角度来说，氢实际上不是一种燃料，而是一种能量载体。但是，从某种角度来说应该忽略这种区别，因为HFCV车辆在“加氢站”为车辆的碳纤维高压罐加注液态氢，在概念上与加油站加油一样，时间相似，大概都只需要五分钟。

氢是宇宙中最常见的元素。但氢从未被发现处于其纯净状态。它总是与其他元素相结合。为车辆制造纯氢需要使用大量能量将天然气（CH4）等化合物“裂解”成纯 H2，同时伴生CO2。（今天大多数氢都来自天然气等化石燃料。)

HFCV的驾驶体验

在实践中，HFCV的驾驶员会发现这种体验几乎与驾驶电池电动汽车相同。没有变速箱，汽车包括制动能量回收等管理系统。而汽车工程师面临的是如何保证氢燃料电池稳定的功率输出。但是普通汽车的功率需求变化是一个数量级，比如：从15千瓦（20马力）保持车辆在平坦道路上稳定的高速公路速度到最大加速度的10或20倍到100公里/小时或更高。对于此，丰田Mirai增加了一种高压低容量电池，与汽油 - 电动混合动力汽车中使用的电池非常相似。它在那里为短时间的剧烈加速提供备用功率，当汽车以稳定速度巡航时，它从多余的燃料电池输出中充电，或者在汽车减速时通过再生制动进行充电。近年来销售的三款氢动力汽车的EPA额定续航里程均为4810公里以上，但与电动汽车一样，该续航里程在高速行驶下大幅下降。

氢燃料汽车安全吗？

HFCV被广泛认为与任何其他汽车一样安全;由于高压罐的设计即使在最高速度的碰撞中也能保证会泄漏或破裂。虽然氢怀疑论者经常引用1937年的兴登堡爆炸，但即使汽车的其余部分在撞车事故中被摧毁，氢气罐及其硬件也可能幸存下来。迄今为止销售的氢氟碳化合物数量相对较少，没有记录到氢成分特有的伤害或死亡。

氢燃料电池汽车的优缺点

HFCV具有一些与电池电动汽车相同的积极特征：它们平稳，安静，驾驶和平 - 并且它们不会从排气管中排放二氧化碳或其他有害废气，只有水蒸气。它们不需要像电动汽车花费大量时间充电;只需五分钟左右即可为它们加油，然后再行驶 300 到 400 英里。然而，有一些缺点，最具挑战性的是氢燃料的可用性。简单说就是基础设施不够完备，地图上的加氢站满足不了实际的需求。然而最大问题的是，并非所有这些加氢站都在线并且可以随时加氢。

氢燃料的成本

由于氢燃料是面向公众的专业商品，小型零售站网络自然收取高价。在美国加州，加氢站的一公斤氢气成本在10到17美元之间，如果行驶同样的距离，加氢气相当于每加仑（3.8升）汽油约5到8.5美元（有点绕是吧，换算一下，相当于人民币7.9/L）。但是电动汽车充电费用就相当低了，单次充电60块钱，续航500公里，算下来每公里顶多1-2毛钱。

氢燃料汽车的未来

虽然大多数汽车制造商已经宣布了与插电式汽车挂钩的雄心勃勃的电气化计划，但本田最近确保将氢燃料电池汽车纳入其到2040年逐步淘汰北美汽油发动机的目标中。戴姆勒卡车和沃尔沃在欧洲合作，试图帮助降低成本，并使氢气对长途卡车运输具有经济意义。因为制氢的成本将开始大幅下降，不仅仅是化石燃料或煤发电产生的肮脏的“灰色”氢，而是无污染的绿色氢。分析认为，到2050年，这些成本可能会下降85%。但与此同时，或许汽油价格也将下降85%。

到那时，成本可能会降至每公斤氢气1美元以下，而2019年的平均成本为每公斤16.51美元。丰田Mirai平均每公斤氢可行驶约118公里。

太阳能光伏

太阳能光伏是太阳能将阳光转化为电能的方式，该过程也可用于制造氢燃料。太阳能光伏成本下降是关键驱动力，大多数制造氢气的电解槽都是在中国制造的，绝大多数太阳能设备都是在中国制造的，预计绝大多数比例还会增长。

PowerTap加氢站

与目前的发电站不同，PowerTap计划在现有加氢站建造小型建筑，用于容纳制氢设备。它将使用天然气和城市水来生产蓝色氢，捕获和储存剩余的碳。

WAYS2H：垃圾+热化学过程=氢气

上图为东京即将完工的设施，将污水污泥转化为燃料电池汽车的可再生氢气。今天大约90%的氢是“灰色的”，由电力或化石燃料制成。

目前能收集到的信息大概就是这些了，具体如何，时间会给我们答案的。

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