“蠢得令人難以置信！”

“這種電池就像傻瓜！”

“一堆垃圾！”

這是潑婦罵街嗎？不是，這是人類之光馬斯克對氫燃料電池的評價。

馬斯克如此評價氫燃料電池恐怕有些商業目的，但為啥有些氣急敗壞？當然是氫燃料電池車的發展前景。

馬斯克的特斯拉，是純電動車，而氫燃料電池車，正是純電動車的有力競爭者。

純電動和氫燃料電池，是新能源車的兩大主線。

那麼，到底誰才是新能源車的未來？純電動還是氫燃料電池？

首先，我們來了解一下什麼是新能源車及相關規劃。

非常規的車用燃料是指除汽油、柴油之外的燃料。

目前為止，新能源汽車包括四大型別混合動力電動汽車(HEV)、純電動汽車(BEV，包括太陽能汽車)、燃料電池電動汽車(FCEV)、其他新能源（如超級電容器、飛輪等高效儲能器）汽車等。

HEV只是一種過渡形式，其他新能源的研究大多停在紙面上，真正有競爭力的能源形式，也就純電動車和燃料電池車了。

隨著地球環境的不斷惡化，全球氣候的不斷變暖，作為人類主要交通工具的車輛，其動力形式的更改已到了迫在眉睫的地步。

新能源汽車作為新生事物，誕生初期難以和傳統燃油汽車競爭，因此需要政府大力支援。主要國家和地區如中國、美國、日本及歐盟成員國等都相繼出臺了各種扶持政策，促進新能源汽車發展。

截止2019年，全球主要國家新能源汽車發展目標，在所有汽車中，新能源汽車新車銷售佔比如下：挪威2025年100%、歐盟2030年35%、中國2025年25%、日本2030年20-30%，美國較為保守，到2025年也才15%，遠低於其他國家。但自從拜登上臺，承諾要大力發展新能源車，因此這個目標應很快要做修改。

先不關注國外，單看國內最近的規劃，就能發現國家發展新能源車的決心之大。

2020年11月，國務院辦公廳印發《新能源汽車產業發展規劃（2021—2035年）》，要求深入實施發展新能源汽車國家戰略，推動中國新能源汽車產業高質量可持續發展，加快建設汽車強國。

2021年2月25日，《上海市加快新能源汽車產業發展實施計劃（2021-2025年）》釋出。

相信很多省份的規劃也會很快跟進。

早在2019年，中國新能源車的銷售量就佔據全球的一半以上，增速也遠超國外。據中汽協統計，2019H1國內新能源乘用車（EV+PHEV）銷售56.29萬輛，同比增長57.75%。據Markline統計，2019H1海外新能源乘用車銷售42.13萬輛，同比增長24.50%。2019H1全球新能源乘用車合計銷售98.42萬輛，中國佔比57.19%，超過一半，增速較國外高33.25個百分點。

而據中汽協在2021年1月13日釋出的最新資料顯示，2020年12月份，中國新能源汽車銷量24.8萬輛，同比增長49.5%；1月-12月，累計銷量136.7萬輛，同比增長10.9%。

可見在新能源車領域，中國發展速度多麼迅猛。

其次，我們瞭解一下純電動車。

純電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。純電動汽車(Battery Electric Vehicle ，簡稱BEV)，是完全由可充電電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池）提供動力源的汽車。從汽車技術發展歷史看，純電動車並不是新鮮事物，甚至比燃油車的歷史更久。1834年，美國機械師托馬斯·達文波特就製造出第一輛直流電機驅動的電動車，至今已有187年。而被稱為“汽車之父”的德國工程師卡爾·本茨在1886年才發明了第一輛三輪內燃機汽車。圖1是純電動車示意圖。

圖1. 純電動車示意圖

純電動汽車的組成包括：電力驅動及控制系統、驅動力傳動等機械系統、完成既定任務的工作裝置等。電力驅動及控制系統是電動汽車的核心，也是區別於內燃機汽車的最大不同點。電力驅動及控制系統由驅動電動機、電源和電動機的調速控制裝置等組成。電動汽車的其他裝置基本與內燃機汽車相同。圖2是典型純電動車的結構。

圖2. 典型純電動車的結構

電池是電動汽車最核心的元件，其發展的難點主要在：低成本、高容量及高安全等三個要求上。動力電池的發展經歷了鉛酸電池、氫鎳電池、鐵電池及鋰離子電池等階段，目前廣泛採用的是鋰電池。

過去一年是純電動汽車公司市值充滿神話的一年，大部分公司市值狂飆。特斯拉已經是全球市值最高的汽車公司，其市值是九大傳統汽車公司市值之和。國內的三駕馬車，蔚來、小鵬、理想的市值也是爆發式增長，其中蔚來已經是全球第五大汽車公司了。傳統和新能源車兼顧的比亞迪，更是創造了A股上漲神話，巴菲特持有比亞迪的股票，市值增長超過20倍。而在港股上市的恆大汽車，在一輛車也沒有賣出的情況下，市值卻已高達4000億。

市場瘋了嗎？

可能還沒到最瘋的時候。

第三，我們瞭解一下氫燃料電池車。

燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料，透過化學反應產生電流，依靠電機驅動的汽車。其電池的能量是透過氫氣和氧氣的化學作用，而不是經過燃燒，直接變成電能。其反應過程不會產生有害產物，因此燃料電池車輛是無汙染汽車，從碳中和角度考慮，燃料電池汽車是最理想的選擇。

燃料電池的研究又以氫燃料電池為重，因此，論及燃料電池車的時候，一般是指氫燃料電池車。

氫燃料電池車的驅動力來自於車上的電動機就像純電動車一樣，因此氫燃料電池車可以理解為一輛“自帶氫燃料發電機的電動車”。

氫燃料電池車主要由高壓儲氣罐、氫燃料電池堆疊、燃料電池升壓器、動力蓄電池組、驅動電動機和動力控制單元等組成。

氫燃料電池並不像內燃機一樣需要把氫氣點燃，它的原理是一個電化學過程。氫燃料電池大概這樣的結構：正極是氧氣，負極是氫氣，中間有一層隔膜。在催化劑作用下，氫原子外的電子會遊離出來，並且會被隔膜擋住，所以電子就會越積越多。此時如果用導線連通正極，那麼在電壓的驅使下就會形成電流。

圖3. 氫燃料電池原理圖

如圖3所示，“質子交換膜”兩側的鉑催化劑層將氫和氧分解為離子態。因為氫分子體積非常小，攜帶電子的氫可以透過質子交換膜的微孔遊離到對面去，但帶電子的氫質子在穿過“質子交換膜”孔洞的過程中，電子被剝離，只有帶正電的氫質子達到了薄膜的另一端。而電子只能透過“導線”在兩塊極板之間移動，電荷的移動就是產生了電流。隨後2個氫離子和1個氧離子結合成為水，這就是氫燃料電池車唯一的排放物——水（H₂O）。

在這個過程中，化學能轉化為電能的效率能達到80%以上，相比於目前的內燃機最多45%的熱效率，氫燃料電池優勢很大。而且在催化劑的作用下，燃料電池會在90度左右工作，相比燃燒溫度低了很多，遠未達到氫氣燃點，十分安全。

排放清潔，效率優異，安全性高，氫燃料電池是不是就逆天了，氫能源真是人類終極能源了呢？

其實不然，氫能源要成為終極能源，道阻且長。

第四，純電動車和氫燃料電池車的優缺點。

純電動車的優點：

1：高環保，工作不產生廢氣；

2：低噪音；

3：經濟性高，使用成本低，能量轉換效率高，可在夜間充電，平抑電網；

4：政策好，補貼高，送綠牌。

純電動車的缺點：

1：不安全，會自燃；

2：電池會衰減，影響壽命；

3：更換電池非常貴；

4：充電費時，充電裝置少；

5：跑不了長途，回不了老家。

6：二手車不保值。

總結以上缺點，有些正在解決，有些在政府扶持下，可以解決，但有兩大硬核問題，目前還看不到很好的解決方案：

-續航里程短，充電時間長，隨著電動車的普及，其使用場景也會逐漸拓寬，長途旅行成為選項。但目前純電動車的續航最多數百公里，很難滿足長途旅行。若以多堆電池的方法增加續航，則會增加車輛重量，造成載貨容量大幅縮減，既不經濟，也不合理！對長途重卡來說，這個問題更加突出！

-能量密度低，鋰電池能量密度的最佳紀錄僅有278Wh/kg（瓦時/公斤）（實際很難達到），與之對比的是：汽油為12000Wh/kg，壓縮氫氣則高達40000Wh/kg！過去十年中，鋰電池能量密度已經增加2.5倍，那麼，能否再給力點，繼續提高？！答案是非常困難，這涉及到複雜的物理化學過程，再提升會碰到安全極限，效能與安全不可兼得。

這個問題的解決，恐怕得期待下一代的固態電池了。

氫燃料電池車的優點：

1：能量密度高；

2：使用壽命長，20年以上，沒有衰減；

3：體積小，車輛安全性高；

4：續航里程長，充滿氣瓶行駛里程一般超過600公里；

5：加氫速度快，和加油差不多，僅3-5分鐘；

從其優點看，都很好的解決了純電動車的弱點，但和純電動車一樣，氫燃料電池車也有幾大硬核問題需要解決：

氫燃料電池車的缺點：

1：效率低下。雖然氫燃料電池從化學能轉化為電能這一步的效率高達80%以上，遠超燃油車和電動車，但其他步驟：氫氣的製備、運輸、儲存都會消耗能量，導致效率降低。圖4是氫燃料電池車和純電動車的能量利用效率對比。去除各個環節（氫氣製備、運輸、壓縮，燃料電池能量轉化，轉換器，電動機能量轉化等）能量損耗，最樂觀的估計，前者也不會超過50%，後者則超過60%。可見氫燃料電池車的能量利用效率需要大幅提高。

圖4. 氫燃料電池車和純電動車的能量利用效率對比

2：使用成本高。圖5是特斯拉Model3和豐田Mirai的使用成本，後者幾乎是前者的8倍。

圖5. 特斯拉Model3和豐田Mirai每公里的使用成本

3：車載儲氫技術難，相同重量的氫氣能量密度並不低。然而，燃油在自然條件下就是液態，而氫氣要壓縮成液體，還要保證安全，需要一個難度很高的儲氫系統。目前70MPa的儲氫系統，能量密度才每升800Wh。國內目前尚未很好解決70MPa儲氫技術。

目前我國加氫站均為外供氫高壓氫氣站。據測算，不考慮土地成本，建設日加氫能力為500kg、加註壓力位35MPa的加氫站約在1200萬元，相當於傳統加油站的3倍。對於商業化運營的加氫站，還需考慮裝置維護、運營、人工、稅收等費用，按照目前的加氫狀況，加註成本約在13-18元/公斤。可以說成本高企。

除此之外，當前由於制氫方式侷限，製備的灰氫居多，純度不夠，在進一步提純之前，無法直接用於氫燃料電池系統。當然，隨著風電、光伏等清潔能源的發展，用清潔能源棄電電解水製備氫成為綠氫的重要方式，也是國家實現碳中和的重要一環。

第五，結語

看了以上分析，你腦子裡是不是仍然有許多問號？

有關純電動和氫燃料電池車的爭論仍將持續下去，但去年PLUG能源和特斯拉的表現可以作為一個註腳。特斯拉的表現我們關注已久，去年漲幅達到729%！馬斯克也因此躍為世界富豪榜前十，在上海特斯拉廠瘋狂地尬舞。但專注於氫燃料電池車的PLUG能源，去年的表現絲毫不亞於特斯拉，甚至超過特斯拉，它去年的漲幅是1059%！甚至有人說，2020是氫燃料電池車元年。。。。。。

新能源汽車發展起起伏伏，最終敵不過成熟的技術、高效的能耗比和商用量產等一系列自然而然的選擇。

如果非要下個結論，在乘用車領域，電動車是短期內的理想車型，而最終一定會走向氫燃料電池汽車。然一如燃油發動機技術對當時汽車行業的顛覆，技術本身的最終完善才將決定未來市場的走向。純電動車的唯一變數是固態電池，如果對能量密度，續航里程，安全性有了革命性的技術提升，那氫燃料車則將前途未卜。

而在商用車和重卡領域，純電動車則毫無競爭力，將是氫燃料電池車的天下！

時代滾滾向前，技術發展日新月異，對將來的預測，無異於自不量力。只有一點我們明白，這個世界終將變得更加美好。