Y车评|氢能源一点也不香，三瓢凉水告诉你前不久

前不久，丰田牵头与国内一汽、东风、广汽、北汽以及亿华通联手，成立了一家新的合资公司，名为联合燃料电池系统研发有限公司。以氢气为首的燃料电池系统因其补能速度快的特点，被看做是新能源发展的一大方向。

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作为汽车行业的一大巨头，丰田公司已经在燃料电池领域持续投资并且研发多年，并成功推出可量产的氢气燃料电池汽车Mirai 。丰田此次重资大规模与国内多家知名厂商联手的举措，也被认为是燃料电池提速发展的新曙光。不过在这次成立新合资公司的公告也明确表明，新研发的动力系统主要面对“商用车为核心”的市场。合资并未提及大家最关注的“民用乘用车”市场，所以氢能源到底有多难？现阶段技术发展到了什么程度？未来氢能源真的可以取代已经大规模发展了的纯电动技术吗？
从技术定位来说，氢能源属于燃料电池技术当中的一个分支。按照广义定义，凡是通过氧化还原反应，可以将燃料内化学能转化为电能的发电装置，都可以被称为燃料电池。可以使用的燃料种类也很多，既可以是氢气、甲烷等可燃气体，也可以是乙醇、汽油等可燃液体。氢气作为其中最受关注的明星，主要还是因为其完全不含碳元素，可以真正实现0碳排放的愿景。

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包含氢燃料电池在内，燃料电池系统确实可以实现类似现在汽油车类似的快速补能效果，但是除此之外，燃料电池系统还需要面临多种生产上，技术上甚至天生劣势。燃料电池系统现在距离成熟还需要极长的发展时间，甚至很有可能不会迎来大家最期盼的“民用” 。
首先是燃料电池系统本身的启动时间。根据中国汽车技术研究中心在2019年公布的氢燃料电池发展研究报告来看，燃料电池系统从冷机状态，进入到可以稳定发电的状态需要较长时间。启动速度最快以质子交换膜技术，也需要数分钟，一些大型燃料电池甚至需要数小时的启动时间。这与目前汽车广泛采用可以“秒启动”的内燃机和电动机都拥有巨大差异。此外，即使燃料电池系统已经顺利开机启动，启动之后的调速性能也很差，通常只能以固定功率输出电能，对于需要频繁加减速，功率需求多变的车辆行驶环境并不相匹配。因此，如果汽车采用燃料电池作为动力，还需要一套作为缓冲使用的电池和电驱电控系统。此时的车辆更像是一辆燃料电池与蓄电池的混合动力汽车，燃料电池与蓄电池串联。燃料电池先发电暂存在蓄电池当中，再由蓄电池输出电能供电动机驱动车辆。

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其次，燃料电池的能量转化效率并没想象高。虽然从理论上，摆脱了卡诺循环的燃料电池能量转化效率可以高达80-90% 。但是实际由于温度、内阻等多种原因，目前燃料电池的实际能量转化效率通常在40-60%左右，与理想值有较大差距。而内燃机方面，现有小排量汽油发动机热效率已经可以达到40%左右，中等排量柴油机热效率已经突破50% 。在巨量上涨的成本面前，车用燃料电池的效率提升并不诱人。也许发电站等大型工业用途才是目前燃料电池发展的主要方向。
相较之下，以质子交换膜为基础的氢气燃料电池具有相对更高的能量转换效率，相对快速的冷启动性能，质子交换膜寿命长以及0碳排放的优势，成为了当下研发的主要方向。
另外，制造和使用成本也是摆在燃料电池普及面前的大难题。根据报告表示，现阶段技术之下，燃料电池的成本约在300-500美元/KW左右，国内成本约在1000美元/KW左右。如果按照家用车需要100KW最大功率计算，燃料电池系统至少也需要300*100=3万美元，约合人民币20万元，国产甚至需要1000*100=10万美元，约合70万人民币。单燃料电池就需要极高成本，再搭配上所需要的混动电动系统以及车辆本身，即使一辆普通紧凑级轿车价格就能轻松超过50万，这远不是能够普及大众接受的价格。依然参考目前最热门的丰田Mirai ，车辆售价为57400美元或者670万日元，折合人民币约40-45万元。相比此前的小规模生产车型便宜了许多，但仍然有相当长的降成本道路要走。此外，加氢站的建设成本也远在充电站建设成本的数十倍之上。相比之下，截至2019年国内已经拥有超过50万个公共充电桩， 2020年开始，充电桩成为中国新基建项目，建设速度将会更快。