新能源的理想终点？氢燃料电池现状简析

【技术】氢燃料电池汽车早已被专家和世界各地的汽车企业认可为新能源汽车的最终形态。

氢燃料电池的研发其实早在上个世纪就已经开展，各大车企也都在致力于氢燃料电池技术的储备。

然而，虽然氢燃料电池汽车的原理早已被写入中学化学教科书，但即使在新能源技术和产业快速发展的今天，氢燃料电池汽车和氢产业的小规模量产和商业化链条还很远。

仅限于日本等少数地区，其他很多地方还在试点运行中。

成本仍然较高，尚未真正推广。

那么目前来看，那些前沿的氢燃料电池汽车企业的研发和推广进展如何呢？氢产业链会成为未来新能源社会的终极形态吗？我们不妨过来了解一下，讨论一下。

● 氢燃料电池汽车基本背景 在新能源汽车领域，混合动力、插电式混合动力、纯电动、氢燃料电池四大主流产品类型。

对于这些不同形式的新能源汽车，网上一直在争论哪种更好。

对于这个问题，丰田给出了他们的答案——不同的区域市场有不同的区域特征，四种新能源形态都会找到自己的归宿。

“四大主流新能源汽车” 例如，在北欧地区，发达的风电带来的清洁电力可以支持插电式混合动力或纯电动汽车的充电需求；而在石油资源丰富的中东地区，平衡成本和资源后，普通混合动力可能会变得更有意义；在政策提倡电动化新能源的中国大陆，插电式混合动力、纯电动、氢燃料电池都可能成为发展重点。

在新能源的四种形态中，氢燃料电池汽车被众多业内人士公认为最环保、最理想的形态。

但目前它是四种形式中最不成熟的，远未真正普及到消费者的日常使用。

这需要一些时间。

那么，氢燃料电池到底发生了什么？它有什么好呢？目前发展情况如何？ 『燃料电池』氢燃料电池是一种通过电化学反应将氢和氧中所含的化学能直接转化为电能的发电装置。

这并不是一件高不可攀、高深莫测的事情。

由于其工作原理早已被写入高中化学教科书中，让一代又一代的学生“困惑”。

近年来在新能源汽车领域，氢燃料电池的作用逐渐变得越来越重要。

“丰田Mirai氢燃料电池汽车的储氢罐之一” 现阶段，氢燃料电池汽车与传统纯电动汽车一样具有“零碳排放（这里忽略电力和氢气生产过程中的碳排放）”汽车。

，有几个明显的优势——氢比电更容易储存和运输，加注效率与传统汽油车相似，远优于充电电动车，而且单次加注燃料后的续航里程也显着提高大于纯电动汽车。

因此，越来越多的车企参与氢燃料电池汽车的研发。

其中，领先企业是来自亚洲的企业——丰田、本田和现代。

他们的氢燃料电池汽车已经量产，并已经投入到全球多个市场，他们也致力于建设更加完善的“氢能社会”。

但现阶段，以纯电动汽车为主的新能源汽车饱受诟病的主要原因之一是电力本身不够“清洁”。

这主要是由于各地电力系统都依赖火力发电。

事实上，氢燃料电池汽车还面临着“来源不清洁”的问题，那就是氢气的生产。

目前工业上主要依靠电解水制取氢气。

如果电解水所需的电力仍然依靠传统的火力发电，那么与现在的纯电动汽车是一样的，只不过实际的碳排放会从人类聚集区转移出去。

、“零碳排放”只是噱头和空话。

● 解决低碳制氢问题——丰田利用风能提供解决方案 ◆ 横滨滨翼风电制氢实证实验探索氢产业链 为解决这一问题，丰田与横滨/川崎市政府联手日本、岩谷工业以及东芝、丰田自动织布机等多家机构和公司在横滨风力发电站（滨翼）启动了利用风力发电生产低碳氢燃料的示范项目。

该项目的主要内容是通过风力发电生产真正的“低碳氢”，并将氢气供应给横滨和川崎四家公司的12台氢燃料电池叉车，从而对整个氢能源供应进行初步探索链。

并评估在整个供应链中广泛推广的可行性。

不久前，我亲自参观了哈马翼。

关于这条氢能源供应链的详细信息，请关注我下面。

《示范实验前的横滨风力发电站》 由于周边比较空旷，高1米的哈马翼“大电扇”还没落地，就从远处就可以看到。

它位于横滨市海边的一个工业区，周围有很多建筑工地、废物回收厂等。

下图为风电制氢示范项目全景。

该项目在现有哈马翼风力涡轮机底部增加了氢气供应链所需的更多设备，例如受电面板、配电盘、制氢稳定系统和水电解。

下面我们就设备和氢气压缩/加注装置等必要环节一一进行说明。

哈马翼是“零碳氢”的来源。

该风力发电机购自丹麦维斯塔斯。

初步于今年3月竣工。

建设和维护成本由公民、政府补贴、企业等共同分担。

从二手普锐斯回收而来的电池组构成了这个“大电池”，因为风力发电非常容易受到天气影响——当风速太低时或太高，风力发电机无法工作。

因此，这个“大电池”就是用来缓冲和消除风力发电机间歇运行带来的供电波动的，保证下面的水电解制氢装置能够得到持续的供电。

基于上图中的三个装置，氢气已经完成了生产（制备）和包装（压缩）过程。

接下来就是将压缩氢气输送到需求方，车辆就是下图中的日野DUTRO Hybrid氢气输送车。

。

丰田已在横滨中央批发市场果蔬部、麒麟啤酒横滨工厂、日精物流东男木岛物流中心、中村物流川崎FAZ物流中心等四家公司推出了12台氢燃料电池叉车进行试点。

-长期使用。

多距离、重物搬运、低温工作环境的验证和测试。

这款叉车充满氢气仅需约3分钟，可支持其运行约8小时，无需像传统纯电动叉车那样充电或更换电池。

那么经过一段时间的实际运营，这条氢产业链相比传统电动叉车、汽油叉车能减少多少碳排放呢？ ◆ 实证实验结论：与传统电动/汽油叉车相比，碳排放减少86%/94%。

根据官方碳排放数据对比，不难发现，与传统汽油叉车相比，实证研究下的氢燃料电池叉车的CO2排放总量减少了94%，与电动叉车相比减少了86% 。

事实上，如果能够解决用燃料电池驱动车型替代柴油加氢汽车，那么这条“低碳氢供应链”将基本实现零碳排放。

【点击图片放大查看】风能制氢实证实验结论——碳排放概况（单位：公斤/天） 叉车类型 可再生能源 风力发电 传统电力系统 柴油车运输 叉车自身碳排放 二氧化碳总量排放 实证研究 氢燃料叉车 0 未涉及 16.3（60km）。

3 电动叉车 不涉及 不涉及 燃气叉车 不涉及 不涉及 1.3（5km） 66.3 比汽油叉车减碳90%以上？看到这里，你可能会觉得这条氢能源供应链已经“很酷”了。

但它也有一个不可忽视的缺陷制约了它的推广——成本高。

而且，作为一个小规模的实证实验，事实上，这套风能发电系统仍然无法完美解决天气不稳定造成的发电中断，只能缓解短期停电带来的供电波动。

对此，丰田表示，将努力降低风能制氢成本，力争将制氢和氢气压缩的成本降低到目前传统非低碳氢能的价格，从而达到晋升的目的。

当然，这个任务也是非常艰巨的。

“东京街头的岩谷工业加氢站” 这次，丰田并没有透露这条目前还处于示范阶段的氢能源供应链的制氢成本，但他们透露，目前氢能源的成本来自于传统的氢能源供应链。

来源约为日元/公斤（约人民币5.22-7.83元/亿元）。

按照每台叉车每个工作日13.4标准立方米的氢气消耗量（官方数据）计算，每天加氢成本约为70元。

除了风电制氢之外，丰田还将重点探索褐煤制氢和废水污泥制氢，这两者有望成为未来低碳氢社会的重要制氢方式。