氢能按生产来源划分可分为哪几大类

海水制氢重启蓝色能源，目的是什么呢？氢，对我们目前的发展、面临资源匮乏的现状、环保等都是一个非常不错的选择。电解水可以产生出氢和氧，这一概念很早就提出来了，经过了大量的试验、研发、市场转化等效果很明显了而且还不错哦。但是从海水里提取氢和氧也是经过了很多年的试验，但效果不太理想，目前主要的方法是依赖高纯度的水来实现电解氢和氧但是这样的操作成本实在太高了。

潜艇上随着艇员的呼吸和其他消耗，需要不断补充氧气和吸收二氧化碳，随着潜艇在水下时间的增加，舱室内污染物不断累积，有的有毒性、有的有腐蚀性、有的易燃易爆，需要对有害物质进行处理，通过相应的再生、净化、空调、通风设备改善舱室空气品质，维持舱室舒适的环境，保持艇员的身体健康和战斗力。电解水制氧，便是直接通过电解海水分解氧气。当然了，这对于常规潜艇来说还是相当奢侈的：目前为止，只有采用AIP技术的常规潜艇和核潜艇能够使用。相比其他常规潜艇，这两种潜艇的电力供应绝对堪称豪华，尤其是核动力潜艇——电力供应绝对是管够，因此直接采用电解水分解氧气。这样一来，再生药板也不需储存不说，还相当于间接在水下获得氧气。

制氢，制取氢气的工艺过程。氢能是一种二次能源，从长远看，以水制氢是最有前途的方法，原料取之不尽，而且氢燃烧放出能量后又生成水，不造成环境污染。常用的制氢方法有：各种矿物燃料制氢、电解水制氢、生物质制氢、其他合氢物质制氢、各种化工过程副产氢气的回收等。各种矿物燃料制氢是最主要的制氢方法，但其储量有限，且制氢过程会对环境造成污染。

很多人都说氢能是21世纪的终极能源，氢能源车是汽车的尽头。

在这样的基调下，2021年吹过的氢能热潮一直延续到2022年。但你可知道截至2021年，在中国马路上行驶的氢燃料电池车仅有9000多辆（央视财经数据）。

我们这些普通人几乎见不着，摸不着氢能源车。

氢能源车真的是人间理想之车吗？

我们什么时候才能看到这个“新能源汽车的尽头“？

氢能源车之所以被视作“汽车的尽头”，最重要的原因是能源可再生、来源丰富、质量密度高、无碳排放。

而氢能源汽车又分为两种发展路线：氢燃料电池、氢燃料发动机。由于前者在环保性、舒适性、动力性更具明显优势，因此成为绝大多数车企选择的技术方案。

无论是哪种技术路线，都能让汽车完全避免碳排放。但是否真正环保，还得从源头的制氢途径说起。

制氢途径一般可分为三种：

绿氢：由光、风、水等可再生能源发电后电解水制备出氢气，但技术有待提升，成本高；

蓝氢：由煤炭石油等化石能源、天然气等燃烧发电，并集中处理产生的二氧化碳，此类电能制备；

灰氢：由化石能源制氨，最后分解成氢气，技术成熟，成本低。

简言之，只有绿氢才能做到真正的低碳、环保。那现在中国是什么情况呢？

根据万联证券研究所2020年报告显示，中国的氢能源结构中煤制氢比例为62％，天然气制氢为19％，可再生能源电解水制氢仅占1％。

所以，氢能源车真的是人间理想吗？只能说是，但又不完全是。只有要等到绿氢技术成熟，氢燃料电池车才能算得上完全的脱碳环保。

根据国家监管平台2020年数据显示，在当时全国的6002辆氢燃料电池车中，99.95%都属于商用车，分别是物流车、公交客车、公路客车等。

为什么现在的氢燃料电池车都应用在商用车？主要有两大原因。

一是加氢站太少。

现阶段，建设一座加氢站至少需要上千万元，每年运营成本也高达200多万元。全国的加氢站都在亏钱，回报周期长，加氢站数量增长缓慢。

而乘用车的分布、使用范围广，以目前少有的加氢站根本没办法负荷。

相反商用车线路相对固定，作为配套服务的加氢站只需建在沿线周边，对加氢站数量要求不高。

二是成本太高，车太贵。

上汽大通2020年推出过一款名为EUNIQ 7的氢燃料电池车，补贴后售价约为29.98-39.98万元，也不算很贵，但这是在扣除国家和地方补贴共40万元前提下的售价。

技术更加成熟的丰田Mirai第一、二代版本补贴前售价45万左右，以第一代为例，售价720万日元（约合46万元人民币），政府补贴300万日元（约合20万人民币），加上税收等其他费用，补贴后售价约为30万元人民币。

因为加氢不便，Mirai无论在日本，还是美国都叫好不叫座。有数据显示，自2015年至2020年底，丰田在美国才卖出6487辆Mirai。

反过来看，让氢能进入我们普罗大众的生活，就先要满足两大前提条件：

一是加氢跟加油一样的便利、省钱，加氢站的建设要与氢能车同步发展。

二是卖的价格跟混合动力、纯电动车差不多。

从目前中国重金押注氢能来看，这个节点离我们并不是太远。根据汽车工程学会2020年发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》显示：

到2025年，氢燃料汽车保有量计划达到10万辆左右，加氢站数量达到1000座以上。

至2035年，氢燃料电池车保有量要到100万辆。

届时，氢燃料电池车对我们来说已不再陌生。随着国家不断加大扶持力度，越来越多作为配套的加氢站也会陆续拔地而起。

如果说中国的氢能源车才开始起步，那么日本就已经在奋力狂奔，领先一圈了。

2021年5月，丰田章男驾驶着一台特殊的卡罗拉，以每小时140英里的速度，疾驰在富士国际赛车场的24小时耐力比赛上。

丰田章男最终获得了第49名的成绩，但他的内心就像被打了鸡血一样激动。它的出现，它每跑一公里，都是丰田历史上的重要注脚。

因为这台卡罗拉特别之处就在于搭载氢燃料发动机，跟大家都很熟悉的燃料电池汽车Mirai不同，前者是在活塞发动机中燃烧压缩氢气，跟传统油车烧油类似。

如果这项技术落地商用化，有可能就是丰田交给全球碳中和的又一份答卷。

在去年，丰田还与川崎重工、雅马哈、斯巴鲁、马自达组成“脱碳兄弟联盟”，平时一起研究以氢为代表的清洁性燃料，应用对象包括四轮的汽车，还有两轮的摩托。

实际上在日本，氢能的用武之地可不止汽车、摩托以及船舶、铁道等交通领域。

它还可以用于社区。东京奥运会选手村是全球第一个氢能源社区，其所有的商业设施、巴士、路灯等设备的用电都由氢能供应。

它还可以用于酒店。日本的川崎市金东东京酒店是世界首家使用废弃物生产氢能的酒店，即用废塑料、厨余垃圾制成氢气，最后转化为电能和热能……

全球范围内没有哪个国家比日本更热衷于氢能。早在2017年，日本政府发布了基本氢战略，在过去三十年间累计投入了数千亿日元，几乎是赌上了国运。

一海相隔的韩国同样也在狂追氢经济。

韩国计划到2040年生产620万辆氢燃料电池电动汽车，并在全国建立1200座加氢站，此外还将支持氢能在工业、家庭中的供电，并研发由氢能驱动的船舶、火车和建筑机械。

日韩两国之所以重仓氢能，重要原因之一都是本土资源匮乏，重度依赖石油进口。氢能特别是绿氢贵为一种清洁可再生能源，制氢可以自给自足，自然会成为日韩乃至全球的新宠。

无论是发展氢能源车，还是纯电动车，其实背后都是大国之间的一场关于能源的军事备赛。

回想19世纪下半叶，美国依靠原油建立了支撑大国崛起的“原油体系”：

首先在生产端，洛克菲勒创办了标准石油公司，通过改良设备、以及高效的冶炼技术，提高了炼化效益，一度控制了全球85%的市场；

再者在运输端，洛克菲勒建起了庞大的输油管道，使得石油成本得以大幅下降；

最后在消费端，亨利·福特流水线生产T型车，让汽车变成平民化，不断增加石油消化量。

如今石油资源告急，再加上全球暖化两大问题日益加剧，新能源的开拓必然成为各国头等大事，都需要建立自己的“新能源体系”。

作为“21世纪理想能源”的氢能领域，就必须在生产端建立低成本高效益的绿氢，在运输端就需要打造完全的储氢、运氢、加氢体系，在生产端就需要让车企生产更多成熟、更低价的氢能源车。

关于氢能的这场军事备赛无疑将在这个金三角闭环中弥漫出浓浓硝烟。

通常，根据生产来源和制备过程中的碳排放情况，人们将氢能分为灰氢、蓝氢和绿氢这三种类型

灰氢：是通过化石燃料（煤炭、石油、天然气等）燃烧产生的氢气，在生产过程中会有二氧化碳等排放。灰氢的生产成本较低，制氢技术较为简单，这种类型的氢气占当今全球氢气产量的份额最大，碳排放量最高。

蓝氢：是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成的氢气。虽然天然气也属于化石燃料，在生产蓝氢时也会产生温室气体，但是生产过程中使用了碳捕集、利用与封存（CCUS）等先进技术，捕获温室气体，实现了低排放生产。简单来说，蓝氢是在灰氢的基础上，应用碳捕集、利用与封存技术，实现低碳制氢。

绿氢：是通过使用再生能源（例如太阳能、风能、核能等）制造的氢气，例如通过可再生能源发电进行电解水制氢，在生产绿氢的过程中基本没有碳排放，因此这种类型的氢气也被称为“零碳氢气”。

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新能源 汽车 ，最近我想大家并不陌生。这个称呼无论是在 汽车 领域还是股市都是热门话题，受很多厂家和投资者追捧。

新能源 汽车 说得直白一些就是不是采用常规燃料（汽油和柴油）作为动力来源的 汽车 ，一般可以分为四大类： 混合动力 汽车 （HEV）、纯电动 汽车 （BEV）、燃料电池电动 汽车 （FCEV）和其它新能源 汽车 。

在这四大类新能源 汽车 里面，近几年比较流行的就是混合动力 汽车 和纯电动 汽车 ，这些家用车都已经在路面上随处可见了。但是燃料电池 汽车 目前国内并没有量产的家用车，只是一些商用车在使用，而我们口中的燃料电池 汽车 也就是常说的氢能源 汽车 。

今天的这篇文章我们就来讲讲燃料电池和氢能源 汽车 ，为何这种新能源 汽车 现实中还没有普及。

一、什么是燃料电池

燃料电池就是通过化学反应，将燃料或氧化剂中的化学能转化为电能的装置。我们所说的燃料电池一般就是指氢燃料电池。

氢气作为燃料电池其实 历史 已经很久了，在200年前，其实就有了，但是因为安全性和能量密度较低，氢气作为内燃机燃料并没有表现出优越性。 但是，在如今的燃料电池技术中，氢气并不直接燃烧，而是和氧气反应转化为电能。

燃料电池主要由三部分组成：电极、电解液和外部电路。 氢气首先进入燃料电池的正极，然后氢气与覆盖在正极上面的催化剂反应，释放电子形成带正电荷的氢离子，氢离子穿过电解液到达负极。然而，电子不能通过电解液，电子只能流入电路，形成电流，产生电能。在负极催化剂使氢离子与空气中的氧结合成水，水是燃料电池中唯一产生的副产品 ，这就是所谓的清洁能源。

燃料电池根据电解液的不同可以分为以下 五种类型 ：

这五种类型里， 汽车 领域应用较多的就是 质子交换膜燃料电池 ， 它的电解液是质子交换膜，运行温度是50-100摄氏度，电极采用的催化剂是铂金 。

了解了燃料电池以及它的工作原理以后，我们还需要搞清楚这个氢气究竟是如何产生的，制氢的方法有哪些？

二、常见的氢气制造方法

今天，氢可以通过多种能源和技术来生产。如今， 全球每年的纯氢产量约7000万吨，其中仅有 少于1万吨的氢气用于燃料电池 汽车 ，可想而知，这部分未来有很大的发展空间巨大。

从上表中我们可以看到， 当今全球氢生产原料以化石燃料为主，占全球氢产量的96%。48%的氢产自天然气，30%的氢产自烃类/原油产品，18%的氢产自煤炭，仅有 4%的氢产自电解水 。

中国是世界上最大的制氢国，2017年的制氢量有1900万吨，62%左右的制氢主要来自煤炭和焦炉生产，因为中国传统上非常依赖煤炭生产能源。然而，随着中国在全国范围内全面转向绿色、可再生能源，这种情况正在改变。在中长期规划中，可再生资源作为氢气制取的来源将发挥越来越重要的作用。根据中国氢联盟的数据，到2050年，大约70%的氢将由可再生能源生产。

1、煤炭生产氢气

煤炭产生氢气的方法在国内比较常用，它是通过“煤气化”的方式，由煤与高温蒸汽和氧气在加压的气化炉中反应生成合成气，并转化为气体成分。

这种氢气的制造方式操作成本低，原材料比较便宜。缺点就是在产生的过程中会伴有二氧化碳的产生，富含杂质，需要净化。

2、天然气生产氢气

天然气产生氢气的方法是目前最成熟、最普遍的方式，美国95%的氢气都是通过天然气进行生产的。

这种方法叫做天然气蒸汽重整，通过天然气与高温蒸汽反应生成合成气，即氢气和一氧化碳的混合物。一氧化碳与水发生反应产生更多的氢。

这种氢气的制造方式操作成本低，原材料比较便宜。缺点就是在产生的过程中会伴有二氧化碳和一氧化碳的产生。

3、电解水产生氢气

我们初中化学的时候都学过电解水可以产生氢气和氧气，但这个运行的前提就是要有足够的电，这个电究竟从哪里来？

这个电可以利用电网内的电力、风能/太阳能发电、光解和生物电解，其中风能和太阳能发电是未来将广泛采用的制氢方式。

根据生产方式和排放物的不同，产生的氢气命名也不同，我们一起来看看：

天然气、煤炭和新能源这是最常见的三种制氢方法， 天然气制氢产生的氢气叫灰氢和蓝氢，煤炭制氢产生的氢气叫棕氢和蓝氢。由于天然气和煤炭在制氢的过程中会产生二氧化碳，二氧化碳被捕捉掉的氢气称之为蓝氢。新能源通过电解水的方式产生的氢气，这里的排放物仅有水，这种氢气是最干净、最环保的，被称之为绿氢。 通过氢气的四种称呼和制氢方法，未来的制氢手段多会应用于电解水来获取。

三、氢气的运输和储存

燃料电池 汽车 目前还未普及很大一个难题就是氢气的运输和储存问题。燃料电池内的氢气是通过加氢站进行加注的，而加氢站的氢气是需要从制氢地运输到加氢站。

氢气运输的方式和成本与氢气的生产地点密切相关，可分为 集中式式生产、半集中式生产和分散式生产 。

集中式生产是指在大型的中央氢气生产厂生产，然后运输到最终加氢站，而分散式生产是指在加氢设施附近进行生产。半集中式生产是指在距离使用点很近（40-161公里）的中型制氢设备（5,000-50,000公斤/天）进行生产。这些设施不仅可以提供一定程度的规模经济，而且可以最大限度地降低氢运输成本和基础设施。

由于氢气在中国仍属于危险化学品类别，目前中国还没有分散式制氢。

氢气的运输可以以氢气的物理状态来决定，气态氢、液态氢和固态氢三种，不同的国家采用不同状态的氢进行运输。

1、压缩的气态氢一般是通过卡车或长管拖车或者管道输送

2、液态氢通常由卡车或其他运输方式运输，如铁路或驳船。液体氢在长途运输中经常使用，因为它比气态氢运输方式更具经济性

3、固态氢主要是在特定的容器中输送，但目前各地区仍处于不同的发展阶段，需要更多的技术改进才能形成大规模采用。

目前，通过长管拖车运输液态或气态氢和通过管道运输气态氢是三种主要的运输氢气的方法。在美国和日本氢气一般是以液态的方式运输，在中国氢气一般是以气态的方式运输。

四、燃料电池 汽车

我们先来看看燃料电池 汽车 和其它 汽车 的主要区别，其实主要在于动力系统。其它的零件基本都比较相似，没有什么不同的。

燃料电动车和纯电动车都是由电动机来进行驱动，传统 汽车 是由内燃机来进行驱动。燃料电池车和纯电动 汽车 的主要区别在于电的来源。与燃料电池车不同的是纯电动 汽车 的全部能量来自其电池组，电池组在充电站进行外部充电。

燃料电池车由四大基本模块组成：动力系统、底盘、 汽车 电子和车身 。动力系统是通过燃料电池系统和电动机为 汽车 提供动力。这种能量来源于氢气，氢气被存储在氢气罐中。燃料电池堆将这些能量转化成电能，并由电池作为辅助一同驱动电动机。

上图就是燃料电池车的运行原理。

在国内燃料电池车主要是商用车和卡车，乘用车基本还未上市。国内的燃料电池车制造厂商主要有福田欧辉客车、宇通客车、青年 汽车 、中通客车、上汽大通、飞驰客车、东风客车、中国重汽等。

上面讲解的都是氢燃料电池车的理论部分，接下来我们来看看实际的燃料电池车跟传统的车辆有何不同？

我们先来看看广汽氢燃料电池 汽车 动力系统平台，在上图上我们可以看到车辆的前部（传统车辆发动机和变速箱的位置）布置有驱动电机和燃料电池系统，驱动电机主要是用来驱动车辆行驶，燃料电池系统是将氢气转化为电能的装置。在车辆的中部布置这动力电池系统，这块动力电池可不小，甚至可以赶上纯电动 汽车 的动力电池大小，它可以直接驱动电机或者和动力电池堆一起驱动电机。车辆的后部布置了两个储氢罐，用来储存氢气的。

通过这种布局，你可以看到车辆的后部空间基本被储氢罐所占据，后备箱的空间会非常有限，这个有点像跑气的出租车，它把加气罐放在后备箱内部。

这个系统动力图可能会更形象一些，储氢系统会给燃料电池堆提供氢气，燃料电池堆产生电能，电能通过升压系统为动力电池进行充电，最后由动力电池驱动电机让车辆行驶。氢燃料电池车最终的排放物仅有水，这是典型的清洁能源。

这就是广汽氢能源 汽车 的前部，下部是驱动电机，驱动电机的上部是燃料电池堆，外部还有一些附件，比如空气滤清器、去离子罐、高压水泵、节温器、空压机、水分分离器、供氢系统等。

驱动电机和燃料电池堆采用上下布局，前部这套装置的高度可不低，这要比传统发动机的高度高一些，未来氢能源 汽车 会不会比普通的 汽车 的底盘都要高一些呢？这套系统似乎更适合SUV车辆。

中部和后部我们一起来看看，中部就跟纯电动车布置的动力电池位置一致，后部可以看到有两个黑色的储氢罐，两个储氢罐的布置采用一高一低的布置，低的储氢罐是因为靠近后排座椅位置，高的储氢罐是在后部底盘悬架和支架的上面，高出的一部分必然会导致后备箱的空间变小。

我们接下来再来看看上汽的氢能源 汽车 ：

上汽的氢能源布局跟广汽的完全不同，上汽的氢能源 汽车 前部是燃料电池系统，系统额定功率83.5KW，电堆峰值功率130KW。中部是储氢系统，有三个储氢罐，储氢量可达6.4KG。后部是三合一电驱系统，峰值功率150KW。

上汽的氢能源 汽车 布局跟广汽有很大的区别，它采用燃料电池和驱动电机分开布置，这样可以更好地给后部提供储存空间，中部的氢气罐布置是必会比动力电池的高度要高很多，车内的乘坐空间是否会受到影响，这一点要看它是把整个底盘高度提升还是牺牲室内空间，实车出来我们便会知道。从上图中你可以看到，它的动力电池没有布置在中间位置，可能跟燃料电池布置在头部，但尺寸肯定不如广汽的动力电池，两家的设计侧重性并不相同。

这是上汽氢能源 汽车 的前部电池的位置，它的固定是采用前后固定的方式，它的前部是一个大块的面板，如果前部一旦发生碰撞，那前部损伤的的几率会非常严重，这要看它前部如何进行加固，或者整体位置是否靠后一些，预留出一定的变形空间。

我想看完今天的文章，你应该对氢能能源 汽车 有了一定的了解，目前国内的氢能源家用车有成品，但均未量产。配套的设施也都还未齐全，国内目前的加氢站并不多，在你的城市可否配有加氢站，想要氢能源 汽车 量产化，那必然要解决氢气的运输/储存和加氢的问题。