拋開技術(shù)與成本 從節(jié)能角度淺談燃料電池汽車

　　 2015年初，某公司分管技術(shù)的副總，曾跟我說過這樣一段耐人尋味的話：“燃料電池汽車的時(shí)代就要來臨了，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。”這一先入為主的觀點(diǎn)，讓我再如何解釋燃料電池技術(shù)上的不成熟，都無濟(jì)于事。而對(duì)新能源汽車未來戰(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，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。

　　有些人，會(huì)有不同的觀點(diǎn)：說電動(dòng)汽車的電來自火電，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，雖然沒有發(fā)電，但是并沒有浪費(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FCXClarity。

　　對(duì)什么催化劑，雙極板這些問題，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)過程中沒有二氧化碳排放。

　　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，我也想在追根溯源一下，氫氣到底是從哪來的。

　　氫氣的來源很關(guān)鍵

　　氫氣來源是多種多樣的，但是綜合來看，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11kWh。

　　插一句，有些人可能會(huì)說我用的數(shù)據(jù)過時(shí)了。很多技術(shù)已經(jīng)把電制氫的能耗降到了每公斤5~6度電的水平了，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，折合每公斤約為5.3kWh，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1.5~2元，水電解獲取一公斤氫氣的價(jià)格在3~4.5元。成本上的優(yōu)勢(shì)，使得天然氣制氫仍然是主流。再多說一句，氫氣的運(yùn)輸成本一公斤大概在10~20塊錢，要變成高壓氣體，另有成本，所以不是說把Mirai加滿5公斤的氫氣，有個(gè)20幾塊錢就足夠了。

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