欧阳明高：PHEV繁荣期约10年，FCV出路在于创新
作者 | 欧阳明高
编辑?|?Jane
来自帮宁工作室（gbngzs）的报道
01．
点评2019年新能源汽车技术热点
第一，?补贴退坡阵痛与全球转型大势。
就国内形势看，补贴政策退坡，新能源汽车销量不及预期，商用车下降最严重，从20万辆掉到10万辆。
从国际形势看，德国、法国、美国都发布了新能源汽车继续补贴政策。令我感到意外的是美国，计划将单个汽车公司20万辆电动汽车免税门槛提高到60万辆。
从中国公司看，以比亚迪和宁德时代为代表的中国公司加快技术创新力度，尤其在电池技术方面，相继推出C2P技术和刀片电池技术，具有里程碑意义。而且，这两家公司还进一步扩大国际配套的速度和规模。
从跨国公司看，以大众汽车集团为代表的跨国公司战略清晰化，从规划转向行为。
从新兴公司看，特斯拉市值突破700亿美元，超过奔驰和宝马，仅次于大众和丰田，成为第三大市值公司。其上海超级工厂建成，即将大规模量产。全球转型已成大势。
第二，?新能源汽车动力系统技术价值越来越受到重视。
2019年锂电池获得诺贝尔化学奖；中国科协发布2019年20个重大科学技术难题，其中的两个难题，一是高比能量动力电池，一是氢燃料动力电池系统。此外，中国工程院发布全球工程前沿2019，动力电池被提到4次，燃料电池被提到2次，氢能与可再生能源被提到4次，电驱动和混合电动驱动系统被提到2次。
第三，?电动汽车核心技术市场前景非常明朗，但正在遭受阵痛。
现在PHEV和EV遇到的情况相当于20年前（1999年）的手机状态，燃料电池可能会再晚十年。每个技术都是S曲线发展过程，新能源汽车技术正在S曲线底部，即将要上坡。
第四，?新能源汽车推动新能源革命的战略意义被认识，但还没受重视。
以前我们谈新能源汽车往往是基于交通工具角度，或者化石能源角度来谈，其实应该从新能源和交通电动化双重角度来看，否则其价值会被大大低估甚至误解。
动力电气化——电池、燃料电池、氢能本身就是新能源革命的核心技术。《第三次工业革命》里提到新能源革命五大支柱，概括起来就是动力电气化；能源低碳化；系统智能化。
因为新能源汽车所具有的双重属性，补贴新能源汽车其实也是投资国家新一代能源基础设施，如果2035年我们有1亿辆电动汽车，车载电池储电容量就是50亿度电。从这个角度看，补贴很值。
02．
PHEV繁荣期10年左右
先来看插电混合动力。今年合资企业插电混动卖得非常火，比例上升很快，行业反响热烈。
从政策看，“双积分”油耗核算是加权平均值，这个值在不断下降，要满足这个法规就必须做新能源汽车。相对HEV，PHEV更有优势。为什么？PHEV成本跟HEV基本相当，但它有不限行的方便，有使用费用的降低，综合效益不错。
另外，PHEV残值比EV高。总体看，EV二手车残值偏低。从客户选车标准看，安全、性价比、便利性、车辆残值这些符合客户需求。
我个人估计，今后5年PHEV会上涨，但中间会出现一个高峰期，整个繁荣期10年左右。根据我们的计算，到2030年，100纯电里程的PHEV与500纯电里程的电动车相比，成本方面不具备优势，甚至各方面EV都会超过PHEV。
《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》（征求意见稿）提出，2025年新能源汽车占比25%，PHEV将发挥重要作用。估计到2025年，PHEV会达到峰值，现在PHEV在总量中占比20%~25%。当然，纯电动汽车仍然会占新能源汽车主体。因此技术上，尤其国内企业要通过系统平台化，部件模块化的共享，来简化开发流程、降低开发成本，避免折腾和浪费，这非常重要。
本田汽车就是一个例子。今年本田汽车发布了电动平台化战略，以前本田技术路线非常多元化，最后统一到一个平台，叫串并联平台。何谓串并联平台？混合动力城区运行最好就是串联，高速公路最好就是并联，这可以从内燃机效率角度来解释。
为什么就剩一个？因为可以平台化、模块化、共享化，降低成本，而且这种系统的机械结构极其简单，给电驱动系统技术快速提升提供了很大空间，很值得我们学习，国内有些汽车企业已经在朝这个方向走。
03．
纯电动仍是新能源汽车主力
关于纯电动。我讲讲在应对纯电动汽车焦虑方面的一些进展。
成本方面。2019年中国动力电池成本降到0.6元~1元/瓦时，各种类型电池不一样，磷酸铁锂可做到100美元/千瓦时以下。
至于比能量，磷酸铁锂在提升。以前大家着重在单体比能量上下功夫，但单体比能量到一定时候，锂离子电池材料就会有瓶颈，要把比能量做到足够高，遇到安全瓶颈就要加东西，一加东西成本就上升，所以要有一个平衡。其实300瓦时/公斤的电池去年就做出来了，今年是推向市场。
今年电池厂在比能量方面做得最漂亮的工作不是单体，而是宁德时代和比亚迪做的电池包，以前是从单体电池，到电池模块，再到电池PACK这三个层次。现在基本上减少到两个层次，中间模块去掉，直接从单体电池到电池PACK。
这两个厂家，一个做三元电池，一个做磷酸铁锂电池，但具体做法不太一样。宁德时代电池包叫CTP，重量能量密度提升10%~15%，体积能量密度提升15%~20%。车上体积能量密度最重要，零部件减少40%。
比亚迪电池包叫刀片电池，已申请专利，很多国外企业都对这个技术感兴趣。车有多宽，电池也可以做多宽。以前电池很短，现在整个长条就像一个刀片，高度不变，一片一片叠起来，刚度和强度都非常好，还可以做结构件。而且电池单体制造成本还可以进一步下降，这是2019年的重要创新。
以前认为磷酸铁锂电池跑不了500公里，因为装不了那么多电池，现在就可以做到。一辆A级车装到60度电没问题，磷酸铁锂电池主要是体积比能量，而体积比能量偏低。
寿命和质保方面。大家总担心寿命，比亚迪电动大客车提出10年100万公里质保，这在商用车领域已经非常高。轿车分两种，如果是运营车，宁德时代提出5年50万公里，家用轿车是8年15万公里。
低温方面。宁德时代新的自加热技术，可以做到加热2度/分钟，不需要其他东西，就是自加热。自加热靠什么？靠电机里的电感电容回路，进行高频振荡。
快充问题。现在的常规电压平台，可以做到30分钟~45分钟充电80%。超级快充可以做到15分钟充电80%，主要在负极上改变材料，当然会增加成本。将来可能做到充10分钟就能走多远，比如续航里程500公里的汽车，可做到充5分钟续航100公里，比快充容易多了。
安全理念问题。我们开始强调系统安全性，而不是简单的单体安全性。比如只要把热蔓延防止住，就不会有事故，现在热蔓延法规开始实施。
另外，更多强调使用安全。还有就是电池、整车、充电桩系统安全，更多是预警，而不是报警。比如电压的监测、内短路、自放电都可以监测，所以电池厂更多在电池管理上做文章，而不是改变材料。
改变材料要么增加成本，要么有副作用，非常复杂。现在是不增加成本，就改算法，或者利用大数据，可以干很多事。
提高电池比能量只是一个方面，更重要的是降低整车电耗。如何降低？要从整车系统集成技术上想办法，这其中，电驱动系统技术进步所带来的重量和体积减少贡献最大。
如果是内燃机或者油电混合动力，打开前舱门，前舱里装满了动力系统部件。而电机比功率越来越大，体积越来越小，电机控制器也一样。国内有好几家企业在做碳化硅电力电子器件，体积缩小80%，再集成到电机上。电机和电机控制器又跟车轴集成，成为一体化电驱动车轴。车载充电器移到车下，由交流慢充变成直流慢充。
这样前舱就会慢慢空出来，逐渐实现电动底盘平台化，跟现在的汽车完全不一样。现在的承载式车身是封闭壳子，平台是虚拟的。大家知道，丰田汽车、大众汽车都在做电动底盘平台。最理想的电动底盘平台轴距可以灵活改变，底盘对各种车型适应性好，车身轻量化后花样多，就能灵活地做车型开发。
这都是带发动机的PHEV做不到的。我们预测，2030年前在轿车领域，各种路线中纯电动会做到最优秀。
综合以上，未来5年PHEV会繁荣，2025年可能达到峰值（取决于购置税减免政策和限行政策），但纯电动仍是新能源汽车主力。
2025年左右，纯电动乘用车综合成本可能小于燃油车（有的企业会提前）。2030年，500公里纯电动乘用车综合成本可能小于100公里纯电里程插电混合动力。2035年，纯电动乘用车将成为新销售乘用车主流。
《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》（征求意见稿）提出，2035年纯电动汽车将成为主体。大众汽车集团预计，2040年欧洲70%汽车将是纯电动车，而中国这个数字可能超过85%。未来燃油汽车仍有一定影响力，大众汽车集团到2040年才彻底结束燃油车生产和销售。燃油车比例会逐步降低，而不是一蹴而就。
04．
氢能燃料出路在于创新
关于氢能燃料电池。2019年被认为是中国氢能元年。这半年来，国外一些大能源公司如BP、壳牌、西门子、法国EDF、美国AP等都来找我们谈氢能。面向低碳转型，欧洲出台了全方位技术一揽子规划。新能源汽车包括氢能和燃料电池专项，一些中国能源企业更积极地介入氢能。
我个人认为，氢能是新能源技术体系重要组成部分。如果把氢能跟化石能源相连，这个意义不大，重要的是把可再生能源发的不稳定的电，通过电解水制氢转换成氢能。所以，氢能的合理性取决于它在可再生能源转型中的大规模能量储存。
小规模、短周期储存，电池非常优秀，但是大规模、长周期储存需要氢能，尤其是中国西北部集中式的一望无际的光伏和风电。另外，氢能有多元化利用需求，不仅车要用，将来发电、航空、供热、工业原料、农业化肥，甚至医学、炼钢等都要用。
从固定式储能角度看，氢能有几个优点。第一，储氢比电池储电便宜。车下储能大概差一个数量级，也就是10倍的关系。1公斤氢是34度电，再便宜的储能电池也需要800元，长寿命是9000次循环，因此一般要1元/瓦时以上。氢能储能装置储1千瓦时能量约需100元（视车载情况而异，由于体积限制，加之氢燃料电池发电效率比电力电池储电效率低，会下降3至5倍）。
第二，与储电互补。电池是高频双向调节，氢能是低频调节，两者互补。
第三，?商品属性更好。
第四，储运方式灵活多样。有特别不合理的，也有合理的，目前这方面争议较多。
比如长管拖车不经济，要做管道运氢，建设成本又太高，需要创新。再比如可以长途输电，当地制氢，西部2000公里先把电输到北京附近再制氢。无论哪里制氢对电网负荷调节作用都类似，国家电投已经在做示范。
储能为什么这么重要？将来可再生能源发电电价会极其便宜，储能成本反倒会占很高比例，看一种储能方式好不好，要看全链条，也就是可再生能源生产、运输、储存等全链条成本。
由于氢能热和纯电动汽车补贴退坡，几个因素叠加，氢能燃料电池汽车成为热点。但也有很多人严重质疑，其中一些观点也有道理。所以它既受吹捧，也受质疑；它既不是那么好，也不是那么差，关键是找到平衡点。
为什么要做新能源汽车？只有在向可再生能源低碳转型时，新能源汽车优势才会凸显。不仅要用新能源，反过来还会推动新能源转型，没有这个反作用，其意义就没这么大。基于可再生能源、动力蓄电池和氢能成为储能的优先选择，纯电动汽车、燃料电池汽车成为智能低碳能源系统互动终端，新能源汽车优势才会凸显。
从长期看，一是当可再生能源发电量比例足够高，比如超过50%，2035年就可能达到；二是可再生能源发电成本足够低，低到多少？比如0.1元，现在目标是0.2元；三是储能成本在可再生能源制、运、储、运全链条综合成本中占比足够高，假如占到50%~70%；四是燃料电池效率也足够高，这样技术经济性就很优异。
但这需要科学技术的新突破，战略思维的新理念和商业化的新模式，不能一蹴而就，需要时间。目前发展燃料电池汽车的现实挑战，仍然是氢能燃料电池全链条的技术经济性。
多大挑战？举个例子，日本氢能燃料电池乘用车技术路线图是，2025年轿车燃料电池+储氢瓶+电池等于5万元，而500公里纯电动的动力电池约4万元，也就是说，按照乐观估计，2025年500公里车还是没法跟纯电动相比。
此外，不仅要储氢，还有燃料电池，氢能燃料电池总体积比扁平化电池体积大，这会挤占乘员空间。再加上氢燃料电池轿车使用能耗和维保费用大大高于纯电动，除非换电池，每度两三元，一般家用纯电动车不这么做，都是在家里慢充。
如果给氢能燃料电池汽车定位，什么情境下有优势？前面讲过储电比储氢贵，所以里程越长，收益就越大。但纯电动汽车除电池就是电机，氢燃料电池汽车除储氢瓶，还有燃料电池发动机，燃料电池是固定成本，储氢成本随里程增长可以累计收益，来抵销燃料电池成本，这是平衡点。
对乘用车而言，这个平衡点中长期看是500公里左右。商用车需要能量多，其平衡点里程会短一些，比如两三百公里就能达到平衡点。所以相对而言，氢燃料电池动力系统更适合于长途、大型、高速重载，应用于柴油重型车，而锂离子电池最适合汽油乘用车。
虽然柴油车数量比汽油车小很多，但车用柴油消耗总量与汽油消耗总量差不多。一辆柴油车至少顶10辆乘用车油耗，加上排放总量也差不多，所以这个意义很大。此外，轮船、飞机、潜艇、火车和作业机械等也用柴油。
中国燃料电池商用车已经居世界首位，目前是4000辆，我们要继续朝这个方向努力。燃料电池发动机成本在快速下降，跟5年前相比已经下降一半，今后5年还要下降一半以上。很多材料和部件由于进口成本高，比如质子交换膜，进口一平方米2500元，变成国产后就在1000元以内，所以大家要有信心。
从商用车角度，当前面临的挑战是氢运输、车载储氢和加氢站。虽然储氢比储电成本低，但它体积大，而且建加氢站比较贵，对安全要求很高。尽管面临这些瓶颈，但创新非常活跃。
所以，氢能战略必要性没有问题，现实技术和经济性是全球面对的共同挑战，出路在于创新。
市场突破口在哪里？首先，在弃风弃电弃水和副产氢富余的地方。尽量在当地使用，别运，一运就贵。尽量在低成本、高安全储氢瓶能够覆盖的里程范围里。最好在温度较低的北方地区，燃料电池有40%~50%是废热，北方可以用来取暖，如果是纯电动，可用电来供暖。
还有就是地方政府愿意支持并且大型能源企业愿意建加氢站，满足这些条件就是市场突破口。但现在还不是大范围全面铺开的时候，而是要重点突破，示范带动，以点带面，行稳至远，避免大起大落。
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本文核心数据：氢能源板块上市公司研发费用氢能源相关论文发表数量
全文统计口径说明：1)论文发表数量统计以“hydrogen
energy”为关键词，选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月17日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
氢能技术概况
1、氢能源的界定及分类
(1)氢能源的界定
氢能是氢在物理与化学变化过程中释放的能量。氢能是氢的化学能，氢在是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，储量丰富。氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，随着世界范围内对绿色经济发展重视程度的提升，氢能源的需求和应用领域不断扩展。
(2)氢能源的分类
按照氢气的来源，通常将氢能源分为三类，即灰氢、蓝氢和绿氢。
2、技术全景图：四大环节构成
氢能产业主要由制氢、储氢、运氢、加氢和用氢四大环节构成。为发挥氢能重要能源载体作用，需大力推动氢能产业每个环节的技术发展。其中电解水制氢、液态/固态储氢、液态有机储氢、氢燃料电池等先进技术研究对氢能产业规模化应用具有重要意义。
氢能产业技术发展历程：始于上世纪50年代
中国的氢能与燃料电池技术研究始于上世纪50年代。20世纪80年代以来，相继启动了863计划和973计划，加速以研究为基础的技术商业化项目，氢能和燃料电池均被纳入其中。“十三五”期间，氢能与燃料电池开始步入快车道。2016年以来相继发布《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》、《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》、《中国制造2025》等顶层规划。2019年两会期间，氢能首次写入政府工作报告。2020年4月，氢能被写入《中华人民共和国能源法》(征求意见稿)。2021年，“十四五”规划指出要在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业。2022年发布第一个氢能源专项规划——《氢能产业发展中长期规划(2021-2035
年)》，为中国氢能源产业发展作为指引。
氢能产业技术政策背景：政策加持技术水平提升
近些年来，我国提出了一系列氢能产业技术发展相关政策，包括氢气制备、储运、应用和燃料电池等关键技术，使得氢能产业技术水平稳步提升。
氢能产业技术发展现状
1、氢能产业技术科研投入现状
(1)国家重点专项
为推进氢能技术发展及产业化，国家重点研发计划启动实施“氢能技术”重点专项。2018-2022年，“氢能技术”重点专项数量逐年增加。2018年仅9项技术专项，到2022年，“氢能技术”重点专项围绕氢能绿色制取与规模转存体系、氢能安全存储与快速输配体系、氢能便捷改质与高效动力系统及“氢能万家”综合示范4个技术方向，拟启动24项重点专项。
(2)A股上市企业研发费用
目前，中国氢能市场正处于发展初期，行业整体研发投入水平不算太高。从A股市场来看，2017-2021年，我国氢能源板块上市公司研发总费用逐年增长，2022年第一季度，氢能源板块上市公司研发总费用约158.69亿元。
2、氢能产业技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从氢能相关论文发表数量来看，2010年至今我国氢能相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势，可见氢能科研热度持续走高。截至2022年8月，我国已有80825篇氢能相关论文发表。
注：统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解氢能产业技术领域内最热门的技术主题词，分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中最近5000条专利中最常见的关键词，其中，催化剂、燃料电池、制氢系统、电解水、电解槽等关键词涉及的专利数量较多，说明氢能领域近期的研发和创新重点集中于燃料电池和制氢等领域。
(3)专利聚焦领域
从氢能专利聚焦的领域看，目前氢能产业专利聚焦领域较明显，其主要聚焦于催化剂、燃料电池、制氢系统、电解水、电解槽等。
注：图中格子数量表示每家公司的专利覆盖率，每个格子代表相同数量的专利。
主要氢能产业环节技术分析
1、前端制氢环节：可再生能源电解制氢是氢源终极方案
制氢环节技术主要包括化石能源制氢和可再生能源制氢。其中，利用化石能源制氢并未摆脱能源对石油、煤炭和天然气的依赖，仍会产生大量碳排放即使是加上CCUS捕集制备的蓝氢，一旦甲烷在制备过程中发生泄漏，对气候的影响比碳排放更大。而利用可再生能源进行电解水制氢，生产过程基本不会产生温室气体。
2、中端储运氢环节：固态储运安全性更好
储运氢气的方式主要分为气态储运、液态储运和固态储运。相比于气氢储运和液氢储运，固态储运在安全性方面优势明显。
3、后端加氢及氢燃料电池
(1)加氢：站内制氢成本优势大
加氢基础设施是氢能利用和发展的中枢环节，是氢能产业发展的核心配套设施。根据氢气来源不同，加氢站可分为外供氢加氢站和站内制氢加氢站。相较于外供氢而言，站内制氢能够大幅减小氢气的运输成本。
(2)氢燃料电池：质子交换膜燃料电池是主流发展方向
按电解质的种类不同，燃料电池可分为碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、硝酸型燃料电池、碳酸型燃料电池、固体氧化物燃料电池等。其中，质子交换膜燃料电池是当前燃料电池的主流技术发展方向。
氢能产业技术发展痛点及突破
1、氢能产业技术发展痛点
(1)高成本是制约氢能大规模发展的关键
当前，经济性为氢能产业发展最大的挑战因素，即使是成本相对较低的氢气($0.5/kg)，除了转化成氨用作肥料以外，绝大多数氢能应用场景都比现有化石能源技术昂贵。解决氢能产业在绿氢制备、储运氢、加氢站建设、燃料电池电堆等关键环节的经济性问题，是未来氢能大规模发展必须要攻克的一道难题。
(2)制氢技术：先进电解技术发展不成熟
目前国内电解水制氢的成熟技术为碱性电解水制氢技术，碱性水电解槽难以响应瞬态负载，因而难以与波动大的可再生电力配合。另外，PEM电解水制氢技术也面临着匹配可再生能源电力而进行的电解槽设计、控制技术以及电源系统设计等尚不成熟的局面。
2、氢能产业技术发展突破
(1)先进电解技术：PEM电解槽设计改进突破
PEM电解槽设计改进策略方向包括更轻更稳定的端板和双极板、经济且耐腐蚀的集电器等。据Yagya N
Regmi博士的研究小组研究发现，PEM电解中发生不含铂族金属催化的析氧反应在短期内是无法实现的，因此，尽可能使铱的质量活性最大化才是目前的可行策略。
(2)氢能储运：固态储氢和潜液式液氢泵突破储运氢技术瓶颈
氢能储运技术突破在于提高储氢密度和安全性，以及降低运输成本。固态储氢是利用物理或化学吸附将氢气储存在固体材料之中。固态储氢具有体积储氢密度高、安全性更好的优势，因此是一种有前景的储氢方式。因此，固态储氢得到了越来越多的研究和关注，主要工作集中在储氢材料的研发与改性等方面。以氢枫能源的镁基固态储氢为例，镁基固态储氢具有资源、性能及技术优势。
液氢泵为液氢储运的重要部件，用于对液体氢气进行传输分配。从氢能全产业链来看，氢气输配成本和初始资本支出为降本的最主要环节。潜液式液氢泵取代了外置泵，减少了氢蒸发，去掉了气氢压缩机且用液氢的冷源省去制冷系统。此外，潜液式液氢泵大流量液氢泵直接加注，不用高压储罐，去除级联储存最终的结果是减少初始投资和运行成本，使氢气的售价与汽油、柴油比肩。
氢能产业技术发展方向及趋势：氢能各环节技术加快突破
氢能供应体系发展路径以实现绿色经济高效便捷的氢能供应体系为目标，中国将在氢的制储运加各环节上逐渐突破。从长远看，随着用氢需求的扩大，结合可再生能源的分布式制氢加氢一体站、经济高效的集中式制氢、液氢等多种储运路径并行的方案将会是主要的发展方向。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究，瞄准国际科技前沿，服务国家重大战略需求，围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关，促进碳中和技术成果转化和推广应用，为企业创新找到技术突破口，为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校，二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化，拥有55项专利、33篇论文，并已将30多种产品推向市场，创造商业价值50+亿元，专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《氢能产业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。
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。
氢作为燃料用于交通运输、热能和动力生产中时，具有高效率、高效益的特点，而且氢反应的产物是水和热，是真正意义上的清洁能源和可持续能源，这对能源可持续性利用、环境保护、降低空气污染与大气温室效应方面将产生革命性的影响。
首先能源的获得过程可分为,一次,二次,最终和使用能源.一次能源就是直接从自然界中能获得,并使用的,如原油,天然气,而现在用的氢气绝大部分是工厂制备的,因此不能说是一次能源,而我们普通人使用的能源都叫使用能源,要对一次能源进行加工和运输.
能源可分为可再生和不可再生的能源,制氢的方法有两类,
1.利用不可再生资源制氢和利用可再生资源制氢.前者是利用石油、天然气、煤炭等资源的方法,由此生产出的氢气约占目前世界氢气生产总量的96%.这种氢气就是不可再生的.
2.剩余4%的氢气生产量,则基本由电解水来完成,而水是一种可再生资源.这种氢是可再生的.
氢应该是可再生的，因为氢燃烧后成水了，水又会下下来吧（下雨),我是这样认为的，听起来有点俗
可再生能源是指在自然界中可以不断再生，取之不尽，用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。像太阳能，风能，水能这些。。。。。
人们利用完了以后，现阶段不可能再生的能源资源，像煤，石油，天然气这样的能源用完就消失了是不可再生能源。
二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源，包括电能、汽油、液化石油气，氢能等。
