氫能真是無(wú)污染的能源嗎?

　　導(dǎo)語(yǔ)：氫能作為一種清潔、高效、可持續(xù)的能源，被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗砸恢币詠?lái)有觀點(diǎn)認(rèn)為，在新能源汽車領(lǐng)域，氫能汽車要優(yōu)于電動(dòng)汽車，氫能源汽車才是未來(lái)。不過現(xiàn)實(shí)卻是，氫能源汽車幾乎已經(jīng)輸?shù)袅诉@場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)。

　　1 2009年中國(guó)汽車產(chǎn)銷量超越美國(guó)，成為全球汽車產(chǎn)銷量最大第一大國(guó)。

　　與此同時(shí)，中國(guó)汽車的燃油消耗也達(dá)到了8000萬(wàn)噸，占到了當(dāng)時(shí)中國(guó)石油總需求量的1/4。此后隨著中國(guó)汽車保有量的快速提高，2020年，中國(guó)汽車燃油消耗已經(jīng)占到了整個(gè)石油消費(fèi)量的近60%。在能源供應(yīng)日益緊張，特別是環(huán)保問題突出的局面下，大力發(fā)展新能源汽車就成了政府、社會(huì)的必然選擇。這也是如今電動(dòng)車市場(chǎng)一派火熱，電動(dòng)車企在資本市場(chǎng)上廣受追捧的根本性因素之一。

　　電動(dòng)車雖然不使用燃油、零排放，不過在很多人看來(lái)，電動(dòng)車并不環(huán)保，只是轉(zhuǎn)移了污染排放，因?yàn)樵谖覈?guó)的電力能源結(jié)構(gòu)中，以煤炭為燃料的火電占比非常高。雖然這樣的說(shuō)法，已經(jīng)被相關(guān)研究證明，并不準(zhǔn)確(集中發(fā)電的效率更高、污染問題也更容易降低等等)，但嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車確實(shí)還稱不上絕對(duì)的環(huán)保，除非其電能完全來(lái)自風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源。

　　與電動(dòng)汽車相比，氫能源汽車在網(wǎng)絡(luò)上頗受推崇，在很多人看來(lái)，氫氣燃燒后只會(huì)產(chǎn)生水，不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，另外氫元素是地球上最豐富的的元素之一，不存在短缺問題，更重要的是方便高效，幾分鐘的燃料加注就可以實(shí)現(xiàn)600公里多的續(xù)航，不像電動(dòng)汽車在充電樁前耗費(fèi)少則一個(gè)小時(shí)，多則十幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間。所以一直以來(lái)有觀點(diǎn)認(rèn)為，在新能源汽車領(lǐng)域，氫能汽車要優(yōu)于電動(dòng)汽車，氫能源汽車才能代表未來(lái)。

　　其實(shí)有關(guān)電能與氫能的技術(shù)之爭(zhēng)早在十多年前就已經(jīng)開始，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外有很多專家、學(xué)者、車企都站隊(duì)氫能源。比如豐田在2011年就生產(chǎn)了非常可靠的氫能概念車FCV-R，后來(lái)研發(fā)了量產(chǎn)車型Mirai，并于2015年投入商業(yè)使用;本田生產(chǎn)了兩款氫能燃料電池汽車Clarity Fuel Cell和FCX Clarity;韓國(guó)現(xiàn)代汽車也推出了使用氫燃料電池技術(shù)的ix35 FCV、Nexo……

　　但現(xiàn)實(shí)卻是，2020年全球電動(dòng)汽車銷量超過300萬(wàn)輛，保持翻倍式的增長(zhǎng)。而與此同時(shí)，氫能汽車全球銷量尚不足萬(wàn)輛，中國(guó)、美國(guó)兩大汽車市場(chǎng)銷量同比還出現(xiàn)腰斬，連號(hào)稱目前技術(shù)最成熟、領(lǐng)先的豐田Mirai全球銷量也只有1770臺(tái)，同比下滑29%。

　　更殘酷的是，氫能源汽車不是暫時(shí)的失勢(shì)，而是很可能已經(jīng)注定了失敗的結(jié)局。大眾汽車在比較了電力和氫能的能源效率后表示，“結(jié)論很明確”， “就乘用車而言，一切都支持電池，而幾乎沒有支持氫的”。寶馬也表示，氫能汽車動(dòng)力鏈的整體效率僅為電動(dòng)汽車的一半?？袢笋R斯克更是在2015年就表示，氫燃料汽車在新能源汽車領(lǐng)域中與電動(dòng)車的較量毫無(wú)勝算，根本不足為懼，并認(rèn)為做燃料電池汽車是一個(gè)極其愚蠢的行為。

　　2 為什么看似技術(shù)更為先進(jìn)，產(chǎn)品更為環(huán)保的氫能汽車，會(huì)慘遭電動(dòng)汽車碾壓，沒有成為新能源汽車市場(chǎng)的主流?

　　首先是能源效率問題，相比電動(dòng)汽車，氫能汽車的效率要更低。曾有業(yè)內(nèi)專家計(jì)算，電動(dòng)汽車一旦開始啟動(dòng)，車輛充電位置的電能供應(yīng)將損失約5%，電池的充電和放電會(huì)損失另外10%，最后，電動(dòng)機(jī)損失了5%。計(jì)算下來(lái)的總損失為20%。

　　而氫能汽車是將充電裝置集成在車內(nèi)，最終的驅(qū)動(dòng)方式與純電動(dòng)車一致，都是通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)相關(guān)測(cè)試顯示，如果用100度電制氫，然后存儲(chǔ)、運(yùn)輸，加入汽車，再轉(zhuǎn)為電能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其電能的利用率只有38%。如果從氫注入汽車開始計(jì)算，利用率也只有57%?？梢哉f(shuō)，不論怎么計(jì)算都遠(yuǎn)低于電動(dòng)汽車。

　　第二點(diǎn)影響氫能汽車普及的就是成本。電動(dòng)汽車技術(shù)原理簡(jiǎn)單，研發(fā)成本低，產(chǎn)業(yè)鏈也更短，而氫能所需的技術(shù)開發(fā)難度、產(chǎn)業(yè)鏈以及由此帶來(lái)的成本都很高，特別是氫燃料電池發(fā)電的過程中會(huì)用到貴金屬鉑作為催化劑，而鉑較為稀缺，價(jià)格也就會(huì)比較高。比如2013年韓國(guó)現(xiàn)代下線的量產(chǎn)版氫燃料汽車ix35 FCV，其最初的售價(jià)高達(dá)85.5萬(wàn)人民幣;豐田Mirai花了大量的力氣，最大限度地降低鉑的使用，但目前其售價(jià)依然高達(dá)55萬(wàn)人民幣。另外氫能的價(jià)格要遠(yuǎn)高于普通電的價(jià)格，有測(cè)算表明，其使用成本是電能的6倍多。

　　第三點(diǎn)就是配套設(shè)施。以中國(guó)為例，截止2021年1月，全國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施累計(jì)數(shù)量為171.6萬(wàn)臺(tái)，公共充電樁數(shù)量達(dá)到810903臺(tái)。反觀加氫站，截止2020年底，中國(guó)共建有加氫站104座。按照《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》預(yù)測(cè)，2025年中國(guó)將建成200座加氫站。這無(wú)疑大大限制了氫能汽車的普及。

　　為什么加氫站如此之少?造成這一局面的原因除了氫燃料汽車在我國(guó)占有率低以外，運(yùn)營(yíng)成本居高不下則是阻礙加氫站大規(guī)模發(fā)展的主要原因。其主要包括建設(shè)成本高、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本高、成本回收期較長(zhǎng)三部分。據(jù)悉，建設(shè)一個(gè)普通的充電站所需成本在100萬(wàn)人民幣左右，而建造一個(gè)氫氣燃料站需要花費(fèi)至少1000萬(wàn)。

　　3 雖然氫能汽車看起來(lái)有諸多短板，但很多人或許認(rèn)為其環(huán)保的特性是極為突出的。

　　畢竟氫氣燃燒不排放二氧化碳和其他廢棄物，只有純凈的水。但氫能真是無(wú)污染的能源嗎?答案是，目前的氫能幾乎都不環(huán)保。

　　世界能源理事會(huì)將氫氣按照生產(chǎn)來(lái)源分為“灰色”“藍(lán)色”和“綠色”三類。其中“灰色氫氣”是通過蒸汽甲烷重整(SMR)或煤氣化技術(shù)制取而來(lái)。該過程制造的氫氣成本較低，但是碳排放量最高。“藍(lán)色氫氣”，主要是采取蒸汽甲烷重整技術(shù)或煤氣化加上碳捕捉和貯存(CCS)制氫，成本較高，技術(shù)復(fù)雜。“綠色氫氣”確實(shí)足夠環(huán)保，其主要是使用可再生能源進(jìn)行電解水制氫，二氧化碳零排放，但同樣成本較高。

　　目前灰色氫氣占到了全球氫能的99%，也就是幾乎都是通過石化能源來(lái)制氫。其中煤炭中含氫很少，煤種不同只有2%～5%，主要是用生產(chǎn)水煤氣的方式產(chǎn)氫，生產(chǎn)伴生大量CO和CO2。天然氣和石油組分中含氫較高，約在15%以上，以甲烷為例，與水反應(yīng)生成氫氣和CO2，氫氣收率相對(duì)較高，但同樣會(huì)帶來(lái)污染。目前生產(chǎn)1kg氫伴生的CO2重量，煤制氫約為11kg，天然氣制氫約為5.5kg，輕油制氫約7kg……可以說(shuō)制造氫氣的技術(shù)如果沒有革命性的突破，氫能談不上是清潔能源。

　　綜合來(lái)看，在與電動(dòng)車的新能源未來(lái)之爭(zhēng)中，氫能劣勢(shì)明顯，可以說(shuō)已經(jīng)幾乎輸?shù)袅诉@場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)。目前新能源車的發(fā)展路線已經(jīng)非常清晰，電動(dòng)車就是未來(lái)的主導(dǎo)，其它能源形式不再是趨勢(shì)，而混合動(dòng)力也只是過渡階段。這也是為什么一些像日產(chǎn)這樣的車企巨頭宣布停止開發(fā)氫能汽車，集中精力發(fā)展電動(dòng)汽車重要原因。