电动汽车VS氢燃料电池汽车！你应该知道的事情

杀死特斯拉！日本最大的两家汽车制造商正在大力押注氢能源。

丰田将于明年推出售价 57,500 美元的 Mirai 燃料电池汽车 (FCV)，而氢能先驱本田也将于 2019 年推出氢动力汽车。

等等，环保汽车不都是电动汽车 (EV) 吗？燃料电池汽车也算作电动汽车，但您可以在五分钟内给电池充满燃料，而不是等待数小时才能充满电。

要让电动汽车做到这一点，必须更换整个电池组。

那么为什么现在只有一种燃料电池汽车在生产，而电动汽车却无处不在呢？这是一个关于效率、燃料、污染和政治的故事。

什么是燃料电池汽车？ 燃料电池汽车也是电动汽车，但“电池”是氢氧混合燃料电池。

与普通化学电池相比，燃料电池可以补充燃料，通常是氢气。

一些燃料电池可以使用甲烷和汽油作为燃料，但其用途通常仅限于发电厂和叉车等工业应用。

与普通电池一样，燃料电池由阳极、阴极和电解质组成。

大多数燃料电池汽车，例如 Mirai 或本田的 FCX Clarity，都使用聚合物交换膜燃料电池 (PEMFC)。

在该系统中，氢气被迫通过铂催化剂并分裂成两个氢离子和两个电子。

这些电子驱动汽车的电动机，而氢离子与氧气结合形成水，以蒸汽“废气”的形式排出。

通过将这些电池堆叠在一起，它们可以为汽车提供足够的电力。

哪些制造商在生产燃料电池汽车？韩国现代汽车今年夏天推出了图森燃料电池汽车，租期三年，每月支付15亿美元，并计划今年在南加州销售60辆图森汽车。

上述丰田 Mirai 将于明年上市（租金为每月 6 美元，从加州开始）；本田的燃料电池汽车将于2019年上市（本田最近终止了FCXClarity项目，但在2016年至2018年间租赁了45辆）宝马将很快宣布推出燃料电池动力原型车，并同意与丰田共享技术；包括通用汽车在内的其他汽车制造商也在测试燃料电池汽车。

氢气从哪里来？如果你想要一辆百分百环保的燃料电池汽车，你就必须以不会造成污染的方式制造氢气。

这并不容易，目前最好的方法是通过水电解来生产氢气，即利用电力将水分解为氧气和氢气。

目前最好的电解水系统的能量转化率只有80%，效率不是很高。

甲烷转化（上图）更具成本效益，但会造成污染。

蒸汽需要加热到10摄氏度，然后与甲烷结合产生氢气和一氧化碳，以及少量二氧化碳。

由于水力压裂法生产了大量的天然气，美国 95% 的氢气都是通过这种方式生产的。

如何购买氢气？ 电动汽车已经在路上（和你家里）配备了充电基础设施，但氢气销售点却少之又少。

部分原因是需求不足，但建设成本高昂。

普通电动汽车充电站的建设成本仅为数十万美元，而特斯拉的超级充电站建设成本高达 30 万美元。

但由于处理液态氢的问题，建设一个加氢站的成本为1万至1万美元。

因此，目前美国仅有约50座加氢站，其中22座位于加州。

为什么这么贵？ 据AutoblogGreen透露的细节，该加氢站的主燃料箱储存了近1万加仑的液态氢，温度至少为零摄氏度。

与天然气或柴油不同，液态氢保存在地面上的一个特殊区域，与泵分开。

然后液态氢在汽化塔中转化为气体，然后加压并转移到较小的储罐中出售。

《人车志》（CarandDriver）描述了充气过程：首先需要将多管通信插头插入汽车以了解其燃料需求。

接下来，它需要连接到氢气喷嘴，该喷嘴用扭锁和泵密封。

有些燃料电池汽车可以同时接受大气压和大气压的氢气，行驶得更远。

在大气压下充满氢气仅需3至5分钟，价格约为3美元至3.5美元GGE（每加仑汽油当量）。

丰田和本田将向买家免费提供三年氢气。

丰田计划逐步增加在美国的加氢站数量，其中将在加利福尼亚州新建19座加氢站，并在纽约和罗德岛州之间新建12座加氢站。

加州已拨款 2 亿美元建设氢燃料站，并希望今年将数量增加到 40 个。

然而，很少有其他州宣布类似的计划，这意味着燃料电池汽车的早期采用者将很难在美国各地出行。

你为什么要关心？ 如果你正在读这篇文章，我猜你不想给子孙后代留下一个烟雾缭绕的地球。

我们还详细介绍了电动汽车如何帮助减少温室气体排放。

但购买环保汽车也有更自私的理由。

从长远来看，如果算上折扣，日产聆风、丰田普锐斯等环保汽车会比普通汽车省钱。

那么燃料电池汽车的成本与其他环保汽车相比如何呢？燃料电池汽车相对于电动汽车的主要优势是便利性。

氢燃料电池汽车充满电只需3到5分钟即可长途行驶，而特斯拉Model S至少需要20分钟才能充满电（见上图），但可以行驶不到一半的距离的氢燃料电池汽车。

这使得燃料电池汽车的日常使用更加方便，汽车制造商相信，寻求更环保汽车的消费者可能会发现燃料电池汽车比电动汽车更实用。

国家监管机构也这么认为。

汽车制造商现在需要加满足够的燃油，在 15 分钟内行驶足够的里程，才能获得加州零排放汽车 (ZEV) 的全额积分。

这些积分可以转售给汽车制造商，特斯拉去年就依靠ZEV积分实现了首次盈利。

然而，像 Model S 这样的纯电动汽车不再有资格获得全额 ZEV 积分，因为大多数电动汽车不符合加油要求。

正如您很快就会看到的那样，加州的政策变化可能会增加污染，但它们无疑会激励丰田、本田等公司在电动汽车之外生产燃料电池汽车。

至于性能和环保，燃料电池汽车使用与电动汽车相同的电动机，性能相似。

丰田 Mirai 百公里加速时间约为 10 秒，可行驶 100 英里。

燃料电池也更适合皮卡车和SUV。

目前的锂电池无法满足这些车型的需求。

锂电池也比燃料电池堆/氢罐重得多。

但是您应该为仅排放水的燃料电池汽车感到自豪吗？遗憾的是，答案是否定的。

燃料电池汽车的问题？ 燃料电池汽车的主要问题是，制造为其提供动力的氢燃料比普通电动汽车需要更多的能量。

污染也是一个严重的问题。

燃料电池汽车的销售和维护成本比电动汽车贵。

丰田表示，新款Mirai售价为57,500美元，在联邦和州政府补贴后价格可低至45,000美元。

这比特斯拉便宜很多，但日产Leaf售价近3万美元，补贴后价格在2万美元左右。

如上所述，为一辆燃料电池汽车加注氢气的成本约为 3 GGE，美国能源部估计为一辆汽车加注氢气的成本约为 50 美元（不包括丰田的免费燃料）。

这意味着燃料电池汽车的维护成本是普锐斯混合动力汽车的两倍，是电动汽车的四倍。

确实，随着时间的推移，这一成本将会下降，但电动汽车和混合动力汽车也会下降。

绿色氢的制造和使用成本更高除了甲烷转化之外，获得绿色氢的唯一可行方法是通过电解。

但坦率地说，这个过程中消耗的电力可以更好地用于普通电动汽车。

如上图所示，电动汽车比氢燃料电池汽车更耗电。

至少这是燃料电池技术的现状。

甲烷重整产生的氢气与汽油一样糟糕。

假设您使用的氢气来自甲烷重整。

这至少比燃烧天然气或柴油好，对吧？不是完全。

福特最近表示，相对于燃气发动机，燃料电池汽车提供的“环境效益有限”。

而且情况可能会更糟，因为最近的研究表明，基础设施泄漏的甲烷（一种比二氧化碳强 86 倍的温室气体）比之前想象的更严重（高达 7%）。

加氢基础设施非常昂贵。

如上所述，氢气具有爆炸性且难以处理。

输电很简单，家家户户都有电。

然而，氢燃料电池汽车在制造和运输方面需要巨额投资，每一步都会增加成本、复杂性和污染。

这一切是否意味着氢燃料电池汽车已经完蛋了？从这些标准来看，氢燃料电池汽车根本无法与环保且性价比高的电动汽车相比。

但在消费者心目中，“实用”也很重要。

燃料电池汽车可以更快地加满燃料并行驶更远的距离。

而且，氢燃料电池汽车仍处于早期阶段，插电式电动汽车也存在10年前看似难以克服的问题。

美国目前有近28万辆电动汽车。

正如一位燃料电池汽车推广者所说，目前道路上97%的汽车仍然使用汽油作为燃料。

为什么电动汽车爱好者会讨厌氢燃料电池汽车？燃料电池的发展将推动技术进步，有望使化石燃料汽车在未来永久地从道路上消失。