「水氫汽車」 不靠譜，但氫燃料電池車靠譜，或改寫世界能源格局

編輯：張一天

近期，互聯網上被「水氫汽車」的新聞刷屏，講的是中國河南省南陽市一個新的「高科技項目」——只要加水就能跑的「水氫汽車」。

這條消息傳出後，中國各大媒體迅速跟進。雖然各家媒體都沒有充當法官，給出結論，但從字裡行間里大家不難體會出，所謂「水氫汽車」那是相當的不靠譜。

不過，這款不靠譜的水氫汽車背後，中國有更多靠譜的「氫燃料電池」車相關產業正在迅速崛起。

2018年，一批氫燃料電池動力的公交車在武漢投入商業化示範運行，圖為正在加氫的公交車（中新網資料圖）

丨「氫燃料」其實不燃燒

據澎湃新聞報道，此次引發爭議的「水氫汽車」究竟是何原理，當事企業青年汽車一直語焉不詳，只是稱擁有催化劑可以把水分解出氫氣；但將相關技術轉移給青年汽車的湖南工業大學方面則澄清說，水變氫的過程中不存在所謂「催化劑」，只有「反應物」。

我們知道，催化劑指的是在化學反應中調節反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前後不變的物質。湖南工業大學稱，所謂的「催化劑」其實是「反應物」，是一種鋁合金粉末，與水反應產生氫氧化鋁和氫氣。

此外，產生氫氣後如何驅動汽車，也是青年汽車一直在迴避的重要問題。

談到氫氣驅動汽車：

傳統的內燃機方式最容易理解——通過氫氣的燃燒產生熱能，再將熱能轉化為機械動能驅動汽車行駛；

除此之外，另一種方式正在被廣泛關注，那就是「氫燃料電池」，也叫「氫反應堆」，由氫氣和氧氣進行低溫的電化學反應，不經過燃燒，直接反應生成電和水，電能通過電動機驅動汽車。

氫燃料電池原理示意圖（圖來自搜狗百科）

同等質量下，氫氣的熱值是汽油的三倍左右，而氫燃料電池的熱效率（將化學能轉化為動能的效率）是內燃機的1.5-2倍左右，因此很多人認為，氫將是一種遠遠優於汽油的「未來能源」。氫燃料電池也被認為是比鋰電池更理想的未來汽車能源。

丨為貧油國量身定製的未來能源

除了熱值高、不產生二氧化碳，氫能源作為「未來能源」的更大優勢是氫氣來源的多樣性。工業上，氫氣可以用甲醇、甲烷（天然氣），乃至汽油甚至是煤炭進行製備，也可以通過電解水產生。

而電解水制氫具有極光明的發展前景。電解水製造每立方米氫氣需要耗費4-5度（千瓦時）電力，目前來看成本稍高。但對於水電、風電、光伏、核電等低成本或可再生能源發電產業十分發達的國家來說，將多餘的電力用來制氫，無疑解決了可再生能源發電與用電需求在時間上錯配的調節問題，解決了「能產電時用不完，需要電時又不夠用」的尷尬，可替代火電的調節功能，減少煤電對環境的污染。

氫燃料一旦普及，產能過剩的風力/光伏發電就能源源不斷地生產出可以像汽油一樣儲存和使用的能源。（中新網資料圖）

如果氫燃料技術真的能夠大面積應用，對於中國、日本這樣，本土化石能源相對匱乏的國家來說，無疑是一種「大漠/海上種石油」的美妙場景。可再生能源可以以氫燃料的方式被「存」起來，像汽油一樣可儲存、可運輸、可以被直接用來驅動汽車，解決電力產能的結構性問題。

丨「氫能源社會」的巨大門檻

理想很豐滿，但「氫能源社會」的門檻卻是很高的。氫氣密度低、易燃易爆，被認為是最難儲存和運輸的氣體之一。儲存氫氣需要極高的壓力，極強的密封能力，這無疑成本極高。

此外，最適合這項技術的中國和日本也各有各的現實困難：對日本來說，日本對氫燃料技術的熱衷源於日本發達的核電產業，日本希望廉價的核電，用電解水制氫，替代必須從海外進口的化石燃料。但2011年東日本大地震後，東京核電的災難使得日本核電行業遭受重創，至今仍未恢復。中國和美國則紛紛大力發展鋰電池汽車，留給氫燃料電池車的市場空間並不大。

而對中國來講，氫燃料電池技術的問題在於，其關鍵專利悉數掌握在別國企業之手。燃料電池最關鍵的部件，質子交換膜此前一直為德國化工巨頭巴斯夫所壟斷，儲存氫氣需要的碳纖維容器則是日本企業佔據優勢。因此，雖然被調侃為「基建狂魔」的中國更有可能實現氫氣生產、供應的產業化和規模化，但如何推進，如何進行國際化合作還需要全面考慮。

豐田mirai的碳纖維儲氫罐，背後是日本廠商成熟的碳纖維製造工藝（圖片來自汽車之家）

考慮到世界最大的汽車市場中國和美國都更青睞鋰電池汽車，有研究機構認為，雖然氫燃料電池是更理想的未來能源，但未來20年汽車行業仍將是鋰電池的天下，至少到2040年前，氫燃料電池可能不會有太大發展。

丨中國的氫能源技術突飛猛進，但不在南陽

不過最近一年，中國對氫燃料電池車的態度，突然又變得熱絡了起來。先是李克強總理訪日期間參觀豐田汽車的氫燃料電池汽車，再是今年中國「兩會」期間多位汽車行業代表委員密集發聲力挺氫能源，一夜之間，已被「打倒」的氫燃料電池車似乎重新成了風口。

直到今年4月，一篇報道終於為我們揭開了這背後可能的原因。報道稱，中國一家公司在燃料電池的核心技術，質子交換膜上取得了重要突破。該公司稱，自家質子交換膜相較德國巴斯夫的產品具有超高分子量、卓越的機械強度以及優異的質子導通率，並在氫燃料汽車的應用過程中有效保證了超長運行時間及較為良好的成本控制。

不管是因為自家技術有了底氣，還是為了布局20年後的風口，總之，氫能源技術在中國確實火了起來。據中國媒體「21世紀經濟報道」報道，今年以來，中國已經有寧波市、常熟市、張家港市、山西省等多個省市陸續出台氫能相關產業政策。

報道引述汽車業內人士意見，此次發生在南陽的「水變氫」事件無疑可以讓行業冷靜下來思考，地方政府應該如何正確地去扶持氫燃料電池產業。「即便是支持某一個很小的零部件技術，掌握核心技術做精做尖之後，才能產生真正的社會價值。」這位專家說道。

參考資料：

澎湃新聞，2019年5月29日，《誰把「加水就能跑」的水氫車帶進南陽？當地多部門回應》

新華網，2019年4月22日，《新一代高溫燃料電池質子交換膜研發成功燃料電池將有更多中國芯》

搜狐汽車，2019年3月20日，《豐田發展近30年的燃料電池汽車，到底顛覆了人類哪些常識？》

觀察者網，2018年6月27日，《屢遭「拋棄」的背後：氫燃料電池的核心技術是硬傷》

21世紀經濟報道，2019年5月29日，《南陽牽手青年汽車背後:多地爭搶氫燃料電池車風口》

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