2015年初，某公司分管技術(shù)的副總，曾跟我說(shuō)過(guò)這樣一段耐人尋味的話：“燃料電池汽車的時(shí)代就要來(lái)臨了，因?yàn)樨S田已經(jīng)推出了燃料電池汽車。豐田是汽車行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)，我們可以做燃料電池汽車了?！边@一先入為主的觀點(diǎn)，讓我再如何解釋燃料電池技術(shù)上的不成熟，都無(wú)濟(jì)于事。而對(duì)新能源汽車未來(lái)戰(zhàn)略的各種把脈，技術(shù)和分析類的文章有一大把，雖然看了不少，但是讀書少的我，實(shí)在是傻傻分不清楚。但是既然新能源車為的是節(jié)能，那么單一從節(jié)能角度分析分析，也未嘗不是一個(gè)方法。

既然是討論新能源，為了說(shuō)話方便，我會(huì)把所有諸如大卡、焦耳這樣的單位都換算成kWh，也就是度，這樣比較直觀。

為什么說(shuō)新能源汽車節(jié)能呢？

我們可以看一個(gè)表格，表格中國(guó)燃油車百公里油耗按照8公升計(jì)算。

從表格中可以看出來(lái)，燃油車的能耗是新能源汽車的5倍。所以節(jié)能這個(gè)事實(shí)已經(jīng)擺在這了。同時(shí)，我們觀察到一點(diǎn)，就是燃油車?yán)速M(fèi)的能量很多，這部分能量有多少呢？數(shù)據(jù)太抽象，我們不妨打個(gè)比方：普通的550mL的農(nóng)夫山泉礦泉水，燃油車跑一百公里，所浪費(fèi)的能量，可以將1700瓶這樣的礦泉水從20度燒開(kāi)。

有些人，會(huì)有不同的觀點(diǎn)：說(shuō)電動(dòng)汽車的電來(lái)自火電，那么只是把能量浪費(fèi)的部分，換了個(gè)時(shí)間，換了個(gè)地方而已。這種說(shuō)法很有道理。如果煤或天然氣發(fā)電的效率是30%，那么從煤或天然氣開(kāi)始計(jì)算，電動(dòng)汽車百公里的能耗就變成了83kWh。雖然仍然比燃油汽車更節(jié)能的結(jié)果沒(méi)有改變，但是似乎優(yōu)勢(shì)就不那么大了。

可是有一點(diǎn)值得注意，就是燒煤或天然氣那70%的能量，雖然沒(méi)有發(fā)電，但是并沒(méi)有浪費(fèi)掉，會(huì)議熱能的形式繼續(xù)被利用，尤其是在冬天。

Mirai的能耗有多少？約每百公里39kWh

氫能用到公路交通上，實(shí)際上有兩種應(yīng)用形式，一種是直接的氫氣內(nèi)燃機(jī)，比如寶馬的“氫7”，還有著名的施瓦星格州長(zhǎng)推崇的悍馬H2H。這種車不在我們的討論范圍；另一種，是燃料電池汽車，比如豐田的Mirai，本田的FCX Clarity。

對(duì)什么催化劑，雙極板這些問(wèn)題，不論是從成本還是技術(shù)上都已經(jīng)討論的太多了，我們還是單一從節(jié)能的角度去分析下，看看能得出什么結(jié)論。

燃料電池有很多種，在汽車上使用的，是質(zhì)子交換膜燃料電池，簡(jiǎn)稱PEMFC，利用氫氣和氧氣，在電池內(nèi)反應(yīng)，生成水。這個(gè)過(guò)程中沒(méi)有二氧化碳排放。

首先，顧名思義，燃料電池，燃料指的就是氫氣。氫氣的能量密度是多大呢？每公斤氫氣為39kWh。以豐田的Mirai為例，一輛車加氫量為5公斤，如果這輛車?yán)m(xù)航為500公里，那么它的百公里功耗是多少呢？

經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算，Mirai每百公里的能耗是39kWh。一個(gè)看上去還好的數(shù)據(jù)。但是為了公平起見(jiàn)，我也想在追根溯源一下，氫氣到底是從哪來(lái)的。

氫氣的來(lái)源很關(guān)鍵

氫氣來(lái)源是多種多樣的，但是綜合來(lái)看，為了不讓事情太復(fù)雜，我們只看看最常用的兩種獲取氫氣的方式，天然氣裂解和水電解。根據(jù)《Clean urban transport for Europe》一文中的描述，制取1公斤氫氣，使用天然氣制氫的能耗是52kWh，而使用電制氫的能耗是50~70kWh。

插一句，有些人可能會(huì)說(shuō)我用的數(shù)據(jù)過(guò)時(shí)了。很多技術(shù)已經(jīng)把電制氫的能耗降到了每公斤50度電以下的水平了，這點(diǎn)我是承認(rèn)的。因?yàn)槲冶救嗽?009年，就把制氫的能耗做到了每標(biāo)方4.2kWh以下，折合每公斤氫氣能耗低于47kWh，但是那個(gè)設(shè)備的成本確實(shí)太高了，廣泛推廣，還需要時(shí)間。既然提到了費(fèi)用，我想我要食言一下，大概說(shuō)一下制氫的成本。天然氣裂解獲取一公斤氫氣的成本大概在8~14元，電解法獲取一公斤氫氣的價(jià)格在25~40元。成本上的優(yōu)勢(shì)，使得天然氣制氫仍然是主流。再多說(shuō)一句，氫氣的運(yùn)輸成本一公斤大概在80~200塊錢，要變成高壓氣體，另有成本。

燃料電池汽車節(jié)能嗎？不，一點(diǎn)也不！

相比燃油汽車，燃料電池汽車并不是十分節(jié)能。不過(guò)要說(shuō)明一下，燃料電池的能耗，如果按照天然氣制氫來(lái)計(jì)算，那么能耗并不是39kWh，而是52kWh?？赡苡腥艘獑?wèn)，我什么要把氣體來(lái)源的能耗也要計(jì)算在內(nèi)？首先，如此計(jì)算的靈感來(lái)自劍橋大學(xué)物理系教授David

Mackay，我是從他那里學(xué)到的。另外，有一點(diǎn)出于我個(gè)人的考慮，就是因?yàn)檫@里面有一個(gè)隱含的概念：一公斤的氫氣，所包含的能量是39kWh，但是要獲得1公斤氫氣，所需要的能量是52kWh。假設(shè)燃料電池的效率是40%，那么一公斤氫氣所能釋放的能量只有16kWh。所以，用燃料電池是一件多么費(fèi)力不討好的事情啊。我想起梅里克·戈德海文的一句話：“對(duì)于兒童作家來(lái)說(shuō)，氫動(dòng)力汽車是“零排放”，可惜這騙不了氣候?！?

如何取得氫氣，一直是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。綜上所述，取得氫氣的真相，實(shí)際上是靠消耗更多的能源來(lái)?yè)Q取的。除此之外，您是否還記得上面談到了一個(gè)細(xì)節(jié)，就是生產(chǎn)一公斤氫氣的成本只要十幾塊錢，但是儲(chǔ)運(yùn)則需要好幾倍的成本。這說(shuō)明氫氣在儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，都是不太容易的過(guò)程。不是儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中太耗能，或者效率太低，就是有安全隱患，讓人憂心忡忡。

氫燃料電池汽車是否一文不值？可再生能源是關(guān)鍵！

我之前寫過(guò)一篇文章《鋰電池雖好，我更看好燃料電池，哪怕還要等上40年》，對(duì)于這種燃料電池技術(shù)，我是長(zhǎng)期看好，短期可行性不大。

對(duì)于燃料電池的研究，早在十九實(shí)際上半葉就開(kāi)始了。歷時(shí)近兩個(gè)世紀(jì)的研究，技術(shù)發(fā)展依然緩慢，可見(jiàn)這種技術(shù)的難度。

不談技術(shù)本身，咱們還是從節(jié)能角度來(lái)看。前文所述，燃料電池汽車節(jié)能與否，氫氣的來(lái)源是關(guān)鍵。如果產(chǎn)生氫氣的能耗更低，更加劃算，也許燃料電池汽車就會(huì)變成一款節(jié)能的產(chǎn)品。比如可以利用太陽(yáng)能去產(chǎn)氫。

有人會(huì)有誤區(qū)，說(shuō)太陽(yáng)能也好，風(fēng)能也好，這些都是使用化石能源建造的。但是這些新能源發(fā)電設(shè)備，如果正常使用，產(chǎn)生的能量要比消耗的能量大得多。比如在北歐國(guó)家，安裝在屋頂壽命為20年的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)能量產(chǎn)率為4，在太陽(yáng)能更豐富的國(guó)家，比如澳大利亞，能量產(chǎn)率則大于7。所謂能量產(chǎn)率，就是生命周期內(nèi)產(chǎn)生的能量與制造時(shí)消耗能量的比值。壽命20年的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，能量產(chǎn)率可以到達(dá)80。

所以我的觀點(diǎn)，和《第三次工業(yè)革命》作者杰里米里夫金先生并不矛盾。新能源和氫能均為未來(lái)能源結(jié)構(gòu)的五大支柱之一，五大支柱必須同時(shí)存在，他們不但相輔相成，而且缺一不可。燃料電池需要太陽(yáng)來(lái)解套。

日本為什么熱衷于燃料電池？我猜是為了能源安全

日本為什么要發(fā)展燃料電池汽車？有人說(shuō)跟日本的地形有關(guān)，日本處于多山多丘陵的地帶，純電動(dòng)車動(dòng)力不足，也有人說(shuō)為了環(huán)保。我想原因不會(huì)那么簡(jiǎn)單。如果要我說(shuō)，我想應(yīng)該和日本的能源結(jié)構(gòu)有關(guān)。

提到日本的能源，不知道大家會(huì)先想到什么？可能中國(guó)老百姓，最先想到的會(huì)是福島核電站。一次事故，讓我家門口菠菜葉子里，都檢測(cè)出了核污染。在福島事故以前，日本是很熱衷發(fā)展核電的。因?yàn)榭赡芎穗姼先毡镜膰?guó)情。

那這和燃料電池有什么關(guān)系呢？在國(guó)家層面講，能源的儲(chǔ)備，和能源安全息息相關(guān)。日本通過(guò)核反應(yīng)堆，可以源源不斷獲得電能，這些電能，怎么樣儲(chǔ)備，是個(gè)問(wèn)題。有人說(shuō)，那何不用電池直接儲(chǔ)存起來(lái)，用的時(shí)候再放電，這樣豈不是更好。第一，用電池去儲(chǔ)能，電池有自放電，只能短期存放，長(zhǎng)期存放不可能。第二，電池能量密度低，一公斤鋰電池的儲(chǔ)能只有100多瓦時(shí)。第三，電池運(yùn)輸困難，有安全隱患。第四，電池使用受環(huán)境影響，比如高溫或者低溫。第五，電池需要定期維護(hù)，維護(hù)就是把電放了重新充……我還能羅列更多的理由，總之，直接用電池儲(chǔ)存，受限太多。

氫氣就不一樣了，可以長(zhǎng)期儲(chǔ)存，加壓后能量密度高，加氫也比充電或者換電方便的多，是非常適合日本島國(guó)的能源儲(chǔ)備形式。既然儲(chǔ)存了，總要使用，所以即使有美國(guó)的前車之鑒，日本仍在不遺余力的發(fā)展燃料電池。燃料電池，有時(shí)候會(huì)覺(jué)得不太像個(gè)電池，更像個(gè)高能量密度，高效的發(fā)電機(jī)一樣。再深說(shuō)就是什么軍轉(zhuǎn)民，民擁軍，就有點(diǎn)陰謀論了，OK，這個(gè)問(wèn)題點(diǎn)到而止，我們還是正能量一點(diǎn)。

如果從民用角度講，其實(shí)日本有核電，核能制氫，是最有效率氫氣生產(chǎn)方式之一。所謂核能制氫，就是用核能來(lái)燒水，然后通過(guò)高溫，使水轉(zhuǎn)化為氫氣。因此，日本是有可能低成本多的氫氣的，氫氣也符合日本的能源戰(zhàn)略。所以沒(méi)必要驚呼日本現(xiàn)在的氫氣是否來(lái)自于電解水。只有有合理的氫氣來(lái)源，在日本島國(guó)小范圍內(nèi)，燃料電池汽車也可能會(huì)有很好的發(fā)展。

多說(shuō)幾句

截稿時(shí)聽(tīng)到兩個(gè)消息，一個(gè)是豐田開(kāi)始做純電動(dòng)汽車了(不知道開(kāi)頭提到的那位副總作何感想)，另一個(gè)是豐田打算將燃料電池汽車引入中國(guó)了，不知真假。我所理解的新能源技術(shù)本質(zhì)，只是對(duì)已知能源形式更合理的利用罷了。一個(gè)地區(qū)，有什么樣的能源，就要順理成章的發(fā)展什么樣的技術(shù)。所以，沒(méi)有一種技術(shù)形式，放之四海而皆準(zhǔn)。先有能源，還是先有技術(shù)，并不是先有雞還是先有蛋的死循環(huán)。因?yàn)榭v觀人類簡(jiǎn)史，都是先有能源，再有利用。人們先發(fā)現(xiàn)了汽油，后發(fā)明了汽車。所以有時(shí)候靠下游去帶動(dòng)上游，實(shí)際上是很困難的。站在這個(gè)角度上，去討論燃料電池汽車是否會(huì)有希望，可能會(huì)得到不同的答案吧。

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁(yè) >