氢燃料电池走下神坛能否与锂电池并驾齐驱飞入百姓家？

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来源：电车评论网
时间：2019-02-07
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近日，有报道称，在2019年，有望正式实施针对氢燃料电池汽车的“十城千辆”推广计划，其中北京、上海等多个主要城市有望列为发展城市。随着氢燃料电池热度不断攀升，再加上国家相关鼓励政策的出台，氢能源能否成为成为固体电池之外的另一个技术路线？

其实，不少汽车业内人士宣称，现阶段的新能源汽车并没有我们所想象的零排放，其中，三元锂电池的原料开采以及后期组装都将会对环境造成污染，而从电力构成来看，热电厂依旧占据了大部分的发电量，而后期新能源汽车报废后，其电池回收处理也将对环境造成影响。因此，不少人表示，现阶段的新能源汽车并不是“新能源”。

而从量产的氢能源汽车来看，其综合续航在600-700公里之间，能量转化率高达60—80%，并且排放仅为无污染的水，并且具备其加注时间短、整备质量较轻等优势。因此，有人称氢才是人类社会的终极清洁能源。

从国内2018年推出的新能源补贴政策来看，已经将氢燃料电池列为补贴对象，显然，不管是车企还是政策导向，都不愿意在另一条新能源路线上落后对手太多，而从市场来看，国内氢燃料电池研发已经有所突破，距离量产已经近在咫尺。

而在近日，中国科学技术大学针对氢燃料电池研发了一种新的催化剂，解决了氢燃料电池一氧化碳“中毒休克”危机，延长电池寿命，并大大拓宽了电池使用温度环境，有望弥补固体能量电池对于环境温度的影响，对于寒冷的北方可谓是一个利好信息了。

既然氢能源优势如此之多，为何面对固体能量电池路线却节节败退呢？

氢能电池能否快速崛起

想要了解这个问题，我们就要从氢燃料电池根源说起，其实氢燃料电池汽车（FCEV）早在1893年已经提出了其技术路线，在长时间的发展之中，由于其价格以及材料问题，导致氢燃料电池始终无法大规模量产，直到2015年，丰田推出了第一款量产车型——Mirai，由此掀开了氢能源的市场之路。

很多人认为，氢燃料电池由于成本问题导致的市场化困难，尤其是燃料电池内部采用的铂元素，但从燃料电池使用量来看，100kW的燃料电池系统中使用的铂含量为41.67g。如果按照500元/g计算，成本约为20833元，相比50万左右的燃料电池汽车而言，催化剂以及质子交换膜都不是市场化阻碍的关键。

我们通过调查发现，制约氢燃料电池汽车发展的关键，恰恰是氢气的运输。氢气的生产并不像我们所想象中的采用电解获得，而是石油、煤、乙烯等原料进行处理时会以副产品的形式获得，成本极低。中石化资料显示，其年产氢气在200～300万吨，成本为20元～30元/吨，联想到氢燃料电池汽车加气量约为6-7Kg，续航就可达600-700公里，其成本优势是极为惊人的。

但由于产地和使用地距离问题，导致氢气运输成为了一个大问题，氢气具有一个非常特殊的现象——氢脆，在压力超过一定压力和温度的情况下，氢气会逃逸到金属中，造成金属材料的脆化，因此，不能采用普通的钢瓶运输。此外，加氢站建设成本极高，这也变相提升了氢气的价格。

从丰田Mirai加气成本来看，其价格约为39元/kg，其中氢气成本约占45%，运输成本约占20%以上，而特斯拉model s百公里耗电20kwh，约合16元。氢气的运输成本居高不下，成为了制约氢燃料电池发展的一道障碍。

固体能量电池的瓶颈

相比氢燃料电池，锂电池无论是原料还是产业链方面都已经非常成熟，大批量的生产导致其成本优势明显，此外，技术难度较小。

但在新能源补贴政策的倒逼之下，固体能量电池开始遇到了发展的瓶颈，其能量密度提升开始面临着更多的困难，勉强在政策的边缘徘徊。以松下与特斯拉联合推出的21700的NCA电池为例，其单体能量密度接近300Wh/kg，而国内电池企业基于NCM架构打造的NCM811电池，其能量密度仅为250Wh/kg。并且随着单体密度提升，其热稳定性差、充放电胀气等问题更为明显。