氫燃料燃料電池電池車，一個(gè)被說(shuō)濫了的月經(jīng)話題。

每當(dāng)（以純電動(dòng)車為主的）新能源概念火起來(lái)，氫能源總會(huì)以“不得志的未來(lái)黑科技”形象出現(xiàn)在替補(bǔ)席。當(dāng)此輪長(zhǎng)達(dá)一年多的新能源漲勢(shì)日趨到位，熟悉的論調(diào)「氫能源是下一個(gè)風(fēng)口」又有甚囂塵上的苗頭。

很多年了，一邊是“氫能源才是真科技只差政策到位”，另一邊是“氫能源海市蜃樓日本車企押錯(cuò)了寶”。外界大多數(shù)人對(duì)“氫”的認(rèn)識(shí)，大致就那么兩派：要么是比電動(dòng)車更先進(jìn)更理想，然而太超前沒(méi)政策，所謂“贏了技術(shù)輸了政治”；要么是電動(dòng)車蹦跶不了多久，世界終究要靠氫能源拯救。

今年夏天，氫燃料電池最重要的支持者之一本田，宣布從8月起終結(jié)氫燃料電池車Clarity Fuel Cell。另一大支持者，也是最為人熟知的“氫陣營(yíng)”成員豐田，預(yù)熱了好幾年的2020東京奧運(yùn)會(huì)展示計(jì)劃，在奧運(yùn)前夜隨著放棄贊助而告吹。

“氫氣從哪里來(lái)？”制氫及其成本問(wèn)題，是一個(gè)被太多人討論了太多遍的老問(wèn)題了，我們說(shuō)點(diǎn)新鮮的。即便不考慮制氫的成本問(wèn)題，氫能源車就能走出來(lái)一個(gè)寧德比亞迪嗎？或者，就走不出來(lái)嗎？

（本文中“電動(dòng)車”特指以化學(xué)電池儲(chǔ)能的純電動(dòng)車/Battery Electric Vehicle/BEV，以特斯拉為典型代表；“氫能源車”均特指氫燃料電池車。）

不談鉑用量，都是耍流氓

“3分鐘加氫”、“續(xù)航1000km”、“排放只有水”……如此完美的氫能源汽車，為何至今連個(gè)市場(chǎng)零頭都摸不到？為什么曾經(jīng)難兄難弟的純電動(dòng)車（階段性）翻身了，而氫能源依舊步履不前？氫能源尤其是氫燃料電池，會(huì)成為下一個(gè)電動(dòng)車嗎？不會(huì)的話又為什么不會(huì)？

在特斯拉剛起步的那個(gè)時(shí)代，高昂的成本是制約特斯拉在內(nèi)諸多新老車企研發(fā)電動(dòng)車的主要原因。1996年通用EV1貴到?jīng)]有出售整車的必要，只提供租賃方式；2008年特斯拉初代Roadsteds/a>超過(guò)10萬(wàn)美元，正是因?yàn)楫?dāng)時(shí)成本過(guò)高，促使特斯拉選擇從高價(jià)向下發(fā)展。

然而同樣是成本高，純電動(dòng)車當(dāng)初的“貴”與氫燃料電池車今天的“貴”，有些許的不一樣。

鋰電池每kWh成本的下降趨勢(shì)

小孩子都知道，電動(dòng)車上最貴的是電池，貴的是正負(fù)極和電解液，加上外圍的線路、冷卻、殼體等。這十多年電動(dòng)車從無(wú)人問(wèn)津走向千家萬(wàn)戶的過(guò)程，歸根結(jié)底就是在投資與補(bǔ)貼的共同助力下，鋰電池從極其昂貴到成本可接受的過(guò)程。

可以靠規(guī)模經(jīng)濟(jì)降下來(lái)的高成本就不是妖魔鬼怪，就只是暫時(shí)性和階段性的高成本。

氫能源呢？如果你高中化學(xué)知識(shí)還剩下，應(yīng)該知道燃料電池不是“電池”——或者說(shuō)并非我們熟悉的化學(xué)電池。燃料電池，是讓氫氣和氧氣以一種非燃燒的形式，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的生成物是水，反應(yīng)過(guò)程釋放出電能。

氫氣燃燒，讓它以不燃燒的方式“燃燒”，就成了燃料電池

或者你可以這么理解：燃油車是汽油與氧氣，以燃燒的方式氧化還原，釋放機(jī)械能；而燃料電池是氫氣和氧氣，以“一種不燃燒的魔法方式”氧化還原，釋放電能。燃料電池車就好比一輛“燒”氫氣的汽車，只是將燃燒過(guò)程變成了非燃燒，釋放的能量變成了電能。

與純電動(dòng)車相比，燃料電池車雖然名字帶“電池”倆字，但其實(shí)它有一點(diǎn)更接近燃油車：電能是由儲(chǔ)存的氫與外界的氧，在燃料電池堆中“現(xiàn)發(fā)、現(xiàn)放”，而非電動(dòng)車那樣，外接電網(wǎng)充電并儲(chǔ)存在電池里“先存、再放”。

于是和燃油車類似，一輛氫燃料電池車最貴的，是能量發(fā)生裝置而不是儲(chǔ)能裝置，即燃料電池堆而非儲(chǔ)氣罐。燃料電池堆之所以能讓氫、氧在不燃燒的情況下氧化反應(yīng)，最關(guān)鍵的部件是二者之間的質(zhì)子交換膜，而交換膜需要一種價(jià)格不菲的貴金屬：鉑。

對(duì)，就是白金/鉑金首飾的那個(gè)鉑，近一年內(nèi)報(bào)價(jià)大概在200-300元每克。

在燃料電池堆中，鉑的身份是加快反應(yīng)的催化劑，其用量直接關(guān)系到燃料電池的發(fā)電功率。如果反應(yīng)太慢，放電功率就太小，車就太慢，以至于不可用。到2020年，豐田最新的第二代Mirai燃料電池車，鉑的單位用量已經(jīng)控制到了低于0.2g/kW，一輛車需要的鉑大約在15-20g——相比早期已降低了超過(guò)80%。

但鉑用量依然有繼續(xù)下降的空間，和必要。我們以單位用量0.2g/kW、單車20克（對(duì)應(yīng)功率僅100kW）、鉑單價(jià)250元/克計(jì)算，光是原料成本就達(dá)到約5000元人民幣。和純電動(dòng)車動(dòng)輒數(shù)萬(wàn)元的電池成本相比，5000元看上去好像不算多。

但首先別忘了，這僅僅是鉑這一種原料的物料成本，尚未進(jìn)入任何生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)就已存在，整個(gè)燃料電池堆的其他任何材料、部件乃至全部制造成本，通通還沒(méi)有開始算。而電動(dòng)車電池的“數(shù)萬(wàn)元”成本，則是整個(gè)電池包的總體成本。

然后，鉑是一種稀有貴金屬，2019年數(shù)據(jù)全球探明儲(chǔ)量?jī)H7萬(wàn)噸左右，比黃金現(xiàn)存總量的約20萬(wàn)噸還少。和鋰電池原材料的那些稀有金屬比起來(lái)，鉑要更加稀有得多，很難像鋰礦那樣增加上游資本投入、改進(jìn)開采提取技術(shù)，借助規(guī)模效應(yīng)來(lái)降低單位成本。

反而，倘若氫能源車普及化，工業(yè)用鉑迅速增加，供需此消彼長(zhǎng)下，鉑價(jià)還會(huì)有不降反升的可能。除非技術(shù)取得突破，鉑用量大減或找到替代品之前，這部分動(dòng)輒上萬(wàn)元的鉑，是沒(méi)法靠規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化降下來(lái)的“硬成本”。純電動(dòng)車走向普及的過(guò)程中，鋰電池成本越來(lái)越低的戲碼，在氫燃料電池車身上多了鉑這顆絆腳石。

這顆絆腳石還不小。我們知道鋰電池中原材料用量，主要決定了續(xù)航里程；而燃料電池的鉑用量，決定燃料電池堆的發(fā)電功率，進(jìn)而決定了車輛動(dòng)力。前面計(jì)算的5000元成本例子，是在燃料電池堆功率僅100kW/134馬力的基礎(chǔ)上得到的，這是個(gè)很低的數(shù)字。

豐田第二代Mirai，燃料電池堆發(fā)電功率128kW/174馬力，電機(jī)功率不過(guò)182馬力，結(jié)果0-96km/h需9.2秒——和ES200相當(dāng)，而售價(jià)卻高達(dá)5萬(wàn)美元。如果要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)版Model 3的175kW，光是鉑的物料成本就要近萬(wàn)元，且不會(huì)隨產(chǎn)量增加而下降，對(duì)于一輛合理售價(jià)25萬(wàn)元左右的車型來(lái)講，這不可不謂不沉重。

如果不增加燃料電池堆的功率，只增加驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率，當(dāng)二者差值過(guò)大又會(huì)掉入“混動(dòng)陷阱”：需要更大的鋰電池儲(chǔ)能備用，于是車更重更慢；電池滿電和饋電狀態(tài)，車輛性能不一致。自己騙自己并不是一個(gè)出路。

啥叫基礎(chǔ)設(shè)施，啥叫基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

氫氣來(lái)源和加氫站，其實(shí)是兩個(gè)問(wèn)題。前者是一個(gè)社會(huì)總效益的問(wèn)題，決定了整個(gè)模式是否經(jīng)濟(jì)可行，后者則是一個(gè)社會(huì)總投入的問(wèn)題。

純電動(dòng)車普及的一個(gè)先決條件是電網(wǎng)，而供電網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代社會(huì)最基本、最成熟的基礎(chǔ)設(shè)施。雖然安裝充電樁，尤其是大規(guī)模建設(shè)公共充電站，依然對(duì)電網(wǎng)有著不小的負(fù)荷壓力，但終究是可以基于一切現(xiàn)有供電基礎(chǔ)設(shè)施的。充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，更多是充電樁、站、場(chǎng)等終端的成本，并不需要單獨(dú)為充電設(shè)施另鋪設(shè)一套供電網(wǎng)絡(luò)。

而加氫站，就沒(méi)多少現(xiàn)成的基礎(chǔ)設(shè)施可利用。如果是少量加氫站，還能利用現(xiàn)有的天然氣加氣站與天然氣管道改造——現(xiàn)在就是這樣。但要讓氫能源車更廣泛的普及化，那么遍布各地的加氫站大都需要新建。由于氫氣必須以35-70兆帕的高壓儲(chǔ)存，再加上易燃易爆特性，加氫站的建造成本要遠(yuǎn)高于加油站。氣體和液體的不同，也讓加氫站依托加油站改造的模式并不簡(jiǎn)單易行。

加氫站并不涉及過(guò)多技術(shù)難點(diǎn)，高成本也并非不可能被降低。問(wèn)題是幾乎需要重建一整套基礎(chǔ)設(shè)施，而少有現(xiàn)成設(shè)施可以利用，這使得加氫站網(wǎng)絡(luò)需要比電動(dòng)車充電網(wǎng)絡(luò)更有力的資本投入，才有可能走上后者之前的發(fā)展路徑。

另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題來(lái)自儲(chǔ)氣罐，尤其是對(duì)于乘用車。作為核心的燃料電池堆不大，但氫燃料電池車的儲(chǔ)氫罐，對(duì)整車布置造成了不小的麻煩。因?yàn)闅錃庑枰訅阂簯B(tài)儲(chǔ)存——不然哪兒來(lái)的上千公里續(xù)航，所以圓柱形的儲(chǔ)氣罐也就成了必須。而圓形截面，往往意味著很低的空間利用率。

電動(dòng)車發(fā)展過(guò)程中，電池包也曾干擾了整車布局，后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)底盤是天然的電池之家。電池的單個(gè)組成——電芯本身體積小、布置靈活，使得無(wú)論圓柱電池還是方形電池都可以平鋪于底盤，高效利用空間，且對(duì)整車布置沒(méi)有不利影響。

電動(dòng)車的電池布置難題，更多是在初期，車企們不愿專門為電動(dòng)車開發(fā)專用平臺(tái)。當(dāng)電動(dòng)趨勢(shì)被廣泛承認(rèn)，車企們開始為純電動(dòng)車從零開始研發(fā)專屬平臺(tái)，電池包對(duì)于車輛布置的影響就基本消失了。

然而儲(chǔ)氫罐是另一個(gè)故事。它和電芯不一樣：由于加壓需要，必須做成圓柱形；又因?yàn)闅怏w有泄漏可能，多一個(gè)氣罐就是多一重風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)法像圓柱電芯那樣，用很多小個(gè)體來(lái)彌補(bǔ)空間效率；因?yàn)閳A柱形直徑不會(huì)小，所以無(wú)法平鋪于底盤；又因?yàn)樾枰槐Ｗo(hù)起來(lái)，所以只能放在車輛中、后部。

于是儲(chǔ)氫罐只有一種存在形式，即數(shù)量少、尺寸大、圓柱形。

這是豐田第二代Mirai的總體布局，可見三個(gè)大型儲(chǔ)氣罐占用了多少空間。

車輛中央的縱向氣罐，使得Mirai后排的中央隆起遠(yuǎn)甚于燃油車；后排底部的儲(chǔ)氣罐則會(huì)影響后排椅墊的厚度，并讓豐田混動(dòng)一向布置于此的電池組被移至后排后方，于是后排放倒功能不存在了；后備廂下方的儲(chǔ)氫罐，影響了后備廂地板高度并干掉了備胎。

（注：氫燃料電池車通常需要一塊小容量鋰電池，平抑燃料電池輸出并回收動(dòng)能，燃料電池是不能反向回收能量的。不妨理解為“氫電混動(dòng)”。）

其實(shí)無(wú)需多言，搜索任何一款氫燃料電池車的總體布置透視圖，都可以明顯看出儲(chǔ)氫罐在其中的尷尬和掣肘：它得圓，還得大，大才能少。

即便車企愿意為氫燃料電池車投入，從頭研發(fā)一款專用的車身平臺(tái)，“又圓又大”對(duì)于空間布置也是個(gè)永恒的難題。

可見的未來(lái)：商用與補(bǔ)充

借著加氫站和總體布置的話題，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這些對(duì)于乘用車很難的題，商用車答起來(lái)會(huì)瞬間輕松得多。

加氫站少而貴，全面鋪設(shè)所需的投入太高，但商用車并不需要整座城市到處都是加氫站——正如現(xiàn)在的天然氣加氣站。事實(shí)上已經(jīng)有商用氫能源車，在利用少量分布的加氫站運(yùn)行。大型儲(chǔ)氣罐影響了整車布局，然而商用車的空間就要大得多，儲(chǔ)氣罐布置起來(lái)豁然開朗。

商用車布置氣罐方便多了，這是PSA

有很多觀點(diǎn)認(rèn)為，日系車企是“all-in”了氫能源，結(jié)果現(xiàn)在西瓜芝麻都丟了。然而更準(zhǔn)確地講，應(yīng)該是他們不如其他車企那么“all-in”鋰電池純電動(dòng)車——于是對(duì)比之下，顯得仿佛all-in了氫能源似的。

其實(shí)全球多數(shù)汽車巨頭，在過(guò)去幾十年里，對(duì)各種新能源的預(yù)研都是比較均衡的（直到最近幾年純電領(lǐng)先）。電動(dòng)、混動(dòng)、氫能乃至太陽(yáng)能，基本是有啥研究啥，氫能源一直是保持研發(fā)多年的項(xiàng)目。日韓企業(yè)不必再說(shuō)，寶馬、奔馳、奧迪、通用、PSA……基本你能數(shù)得出來(lái)的名字，直到近幾年依然有新的燃料電池車推出。當(dāng)然，大都是概念車或試驗(yàn)車。

日系企業(yè)更快、更積極地將氫燃料車推向民用市場(chǎng)，當(dāng)然不能否認(rèn)“純電動(dòng)車進(jìn)度落后”是一部分原因。但這種策略差異，更多還是源于日系車企對(duì)鋰電池技術(shù)的不信任——而非對(duì)氫燃料電池有多么信任。比如豐田更傾向于要到固態(tài)電池就緒，汽車才會(huì)從混動(dòng)向純電轉(zhuǎn)變（這就是另一個(gè)話題了），至于氫能源始終作為“另一個(gè)裝雞蛋的籃子”存在。

如果說(shuō)作為燃油車、混動(dòng)車、純電動(dòng)車（乘用車）的補(bǔ)充選擇，以及商用車領(lǐng)域的主流選擇之一，氫燃料電池車是完全具備充足潛力的；但指望氫燃料電池車像今天的純電動(dòng)車一般，躋身乘用車市場(chǎng)的主流之一，至少在可預(yù)見的未來(lái)、在短期乃至中期，這種可能性實(shí)在很小。

——除非，鉑用量突破性下降、大量資本投入加氫站、儲(chǔ)氫技術(shù)有所突破、制氫成本大幅降低，這四件事同時(shí)或至少大部分實(shí)現(xiàn)。

氫燃料電池作為乘用車補(bǔ)充與后備角色、商用車新能源重點(diǎn)之一的地位，不應(yīng)因?yàn)闀簾o(wú)可能成為乘用車主流而被貶低；氫燃料電池在乘用車領(lǐng)域不具備“下一個(gè)電動(dòng)車”的現(xiàn)實(shí)條件，也不應(yīng)因?yàn)樗杂欣^續(xù)研究?jī)r(jià)值、在商用車領(lǐng)域大有可為而被高估。

它是什么，就是什么，就讓它是什么……

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