氫燃料電池汽車毫無競爭力

摘要：

A  當前國家大力補貼氫燃料電池新能源車產(chǎn)業(yè)鏈，是一種極大浪費。大聲呼吁停止燃料電池新能源車的補貼。

B  從能源利用角度，短途純電、長途增程式最佳的最優(yōu)效率的能源利用方式。氫燃料電池車輛的能源利用效率低，能量密度也低。

圖 1 典型的燃料電池結構配置

如圖1，燃料電池實際上也是一種混動車。燃料電池和鋰電池一樣是存儲電能的部件，但燃料電池的輸出調(diào)節(jié)存在滯后性，需要通過電池、電容等快速儲能部件對峰值功率進行調(diào)節(jié)。

當前，國內(nèi)一窩蜂地上線燃料電池汽車，這些企業(yè)家認為再過十年后，燃料電池汽車將占據(jù)主流位置。然而，他們并不是被這個十年之后的美麗謊言吸引，而是被豐厚的補貼吸引。

不管是現(xiàn)在還是十年之后。氫燃料電池汽車一直都是毫無競爭力。這是一個屢試屢錯的新能源汽車路線。

不相信這個論斷的人是不會獨立思考、隨大流的一類人，他們都認為當前官員、專家、企業(yè)家都堵上了個人前途、身家在努力實現(xiàn)燃料電池汽車的技術突破。也許十年后技術真的能突破。再說這些人充滿智慧、執(zhí)行力、判斷力?？隙ú粫e。

對或錯，其實判斷依據(jù)重中之重是在于十年后不確定性以及其他汽車技術的競爭。下面從5個方面進行最通俗易懂的說明氫燃料電池汽車十年后即便達到了所有技術理論值，也是毫無競爭力的。

首選，燃料電池價格和度電成本對比。

我們知道氫氧燃料電池造價昂貴，當前一套汽車的燃料電池是相同功率的燃油車的2～4倍。也就是說，即便能夠降低90％的成本，當氫氧燃料電池的成本至少為普通燃油車的20％以上。十年后的鋰電池等技術已經(jīng)更低于整車的20％。在這樣的情況下，氫氣度電價格至少是電能的2～5倍。（這個是很好估算的車載燃料電池效率50％，電解氫75％。即便從能量角度來看，1度電也只能有37％變成汽車能量。氫能度電成本至少是電能的3倍）

也就是說，當燃料電池技術發(fā)展再好，也沒有可能與電池車競爭。

第二，補能方式對比

而電池車與氫燃料電池汽車最大的差別在于補能方式上。最常見的說法是氫氣加氣3分鐘，充電可能需要數(shù)小時。如果出行需求是200公里以上，這個說法是正確的。當出行距離在200公里以內(nèi)，按私家車百公里耗電13度電而言。給燃料汽車加氫氣依舊是3分鐘。使用200KW充電樁給電池充電由20％充到80％電量，補充26度。需要8分鐘。而絕大多數(shù)車主，日常出行需求不到200公里。每天使用夜晚慢充即可。

對于超過200公里的出行需求，采用增程器模式，比如理想汽車理想one。但理想one車型存在一個較大的設計錯誤，使用了1．2T L3發(fā)動機。如果理想one，選用了12KWe的可拆卸式增程式，比如達思靈的12KWe甲醇增程器，重量60KG。那么理想one就具有500公里以上續(xù)航（NEDC），購車成本也能大幅降低。

而如果使用LY混動車方式，12KWe增程器重量只有不到30KG，未來還可能做得更輕。適合成人單手搬運拆卸。當出行需求超過500公里，電池電量快耗盡，使用快速200KW快充充電10分鐘，并補充甲醇。續(xù)航恢復500公里以上。如果沒有充電條件。甲醇充足的情況下，停車充電或者低速前行。

也就是說，在純電模式下，200公里以內(nèi)，氫燃料電池補能模式不占優(yōu)。在增程模式下，氫燃料電池補能模式，必需要有加氫站，而增程只需要有甲醇就可以補能。其便利性要超過加氫氣。

第三，環(huán)保因素

可能大家都覺得富余電力電解水，得到氫氣，燃料電池排放水這樣的模式是最環(huán)保的。其實不然，環(huán)保是相對的。相對燃油，氫氣不增加二氧化碳排放。如果甲醇中的碳來自生物質(zhì)，增程模式下碳排放也是環(huán)保的。更重要的是使用沼氣、沼渣生產(chǎn)甲醇的同時，可以得到巨大量的沼液，這些沼液超過了農(nóng)業(yè)肥料的需求。相對而已，甲醇比氫氣環(huán)保。

第四，能量密度

氫能的最大優(yōu)點大家都覺得是能量密度高，其實氫能的最大缺點是能量密度低。當你把氫能燃料電池、存儲箱和氫氣當成一個整體看待。續(xù)航500～700公里的燃料電池汽車，其氫能系統(tǒng)的能量密度約300～400W／Kg。單位體積能量密度更加差。尤其是當出行距離越短，其有效能量密度就更低。（根據(jù)億華通 YHTG63產(chǎn)品計算，當然如果將儲氫20公斤，續(xù)航2000公里，其能量密度可以達到800W／Kg，但這是沒有意義，電動車停下來就可以充電）

仍舊使用甲醇增程器與氫氣比較。帶發(fā)電機的12KWe增程器，60KG，外加40KG甲醇。其能量密度是880W／Kg。而LY混動車的增程系統(tǒng)能量密度12KWe增程器，30KG，外加40KG甲醇。其能量密度是1250W／Kg。

仍舊以理想one為例，40KWH電池組重量約200KG（按200W／Kg計算）。如果使用帶發(fā)電機增程器，其總有效能量密度為426W／Kg，LY混動車增程密度為474W／Kg。

當然，氫燃料電池能量密度隨著技術發(fā)展，還會更高。但不可能超過增程系統(tǒng)。理由很簡單，甲醇含有12％以上的氫，可以完全轉換為氫氣。而目前其他然后存儲氫的材料介質(zhì)，氫質(zhì)量占比不會超過10％。燃料電池效率比甲醇內(nèi)燃發(fā)電高10～20％的工程數(shù)值，抵消不了燃料電池與小功率增程器的質(zhì)量差。也就是說即便燃料電池不用擔心一氧化碳（co）造成催化劑中毒。可以使用甲醇為燃料。其能量密度仍比不上增程系統(tǒng)。

第五，能量轉換效率

使用生物質(zhì)生產(chǎn)一氧化碳，只需要利用生物質(zhì)為儲熱介質(zhì)即可得到。而一氧化碳再跟氫氣生成甲醇。氫氣的能量沒有減少，只是轉移到了甲醇里。而生物質(zhì)儲熱得到一氧化碳，解決了太陽能的儲能問題。并得到一氧化碳能量。這種方式比單獨電解水，得到氫氣，高壓存儲要更有效率。能量需求也更少。能量轉換效率更高。

第六，安全

液態(tài)的甲醇要比氣態(tài)的氫氣更安全。

圖 2沒有競爭優(yōu)勢的氫燃料電池交通技術害人害己

綜上，不管是未來還是現(xiàn)在，氫燃料電池汽車技術都是不具備競爭力。當前政策不該去大力補貼。而是去發(fā)展短途純電、長途增程的出行交通工具模式。

本文是近兩星期學習《Modern electric、Hybrid electric and fuel cell vehicle》第二版時所寫的一些想法。

作者 lightyear