氫能源能源真有馬斯克說的那麼糟糕嗎？

近期，特斯拉執行長埃隆·馬斯克又再次表達了對氫能源的不滿。在5月10日英國金融時報汽車未來峰會上，馬斯克在接受媒體採訪時表示：“我可能被問及關於這個問題的次數超過了100次、200次，但是我還想讓你們明白，把氫氣當做儲能手段簡直是最愚蠢的想法。”

隨後他還向記者解釋道：“氫能源被國際能源署描述為“多功能能源載體”，具有多種應用，可以部署在工業和運輸等領域。2019年，IEA表示，氫氣是“儲存可再生能源能源的主要選擇之一，看起來有望成為數天，數週甚至數月儲存電力的最低成本選擇。但是當前通過電解獲得氫氣的效率低得可憐，目前大部分氫氣生產都是基於化石燃料，這並不是環保的選擇。”

其實馬斯克的解釋也並非毫無道理，其提到的氫氣獲取難題，還有儲存、能源轉化等都是問題，那麼氫能源真的就如同馬斯克說言一無是處嗎？我國氫能源行業現狀如何？氫能源汽車還能得到應用嗎？

01 困境中的氫能源

氫能源被各個寄予厚望的原因主要有兩個，一是氫能源是可再生的清潔能源，氫是宇宙中分佈最廣泛的元素，構成了宇宙質量的 75%。氣態形式的氫氣可從水、化石燃料等含氫物質中製取，並通過物理與化學變化過程儲存或釋放能量，因此被IEA譽為“儲存可再生能源能源的主要選擇之一”、“最清潔的可再生能源”，同時也被多國視為能源革命的鑰匙。

二是氫能源的能量密度與相對安全性高於其他燃料。其能量密度是汽油的 3 倍有餘；其使用裝置的使用效率高，燃料電池的能量轉換效率是傳統內燃機的 2 倍；其反應產物是水，排放產物絕對乾淨，沒有汙染物以及溫室氣體排放；安全性相對可控，引爆條件比汽油更為嚴苛。

但尷尬的是，當前的氫能源並不符合預期。首當其衝的便是制氫問題，目前制氫主要途徑包括化石燃料制氫、光電解水和先解水制氫三類，其中化石燃料制氫斱法無法擺脫對傳統能源的依賴，還會造成環境汙染。而電解水制氫需消耗大量電能，且效率只有50-70%；最後光電解水制氫是理論上最理想癿制氫技術，近年來，各國光電解水制氫研究成果及示範專案在不斷湧現，但還未達到規模化制氫程度。目前，全球氫氣生產原料以化石燃料為主，佔全球氫氣產量的96%，僅有4%來自電解水。

其次便是氫能源所面臨的價格問題。在製造環節，電費成本是目前制氫總成本的主要構成。以目前的價格初步測算，0.5 元/kWh 的電價下，鹼性電解水和 PEM 電解水制氫的成本分別為 28 元/KG 和 37 元/KG。而在加氫站的建設上成本同樣不低，目前建設一個35MPa，500kg/d固定式加氫站的投資成本約為1500-2000萬元，政府補貼300-500萬元不等，按照當前氫氣的價格，每天約加註400輛氫燃料汽車可以實現收支平衡，但氫氣的成本目前根本無法降至 40元/kg以下，氫氣能源較之傳統汽油就沒有成本優勢，進而形成一個惡性迴圈。

最後便是我國氫能源產業鏈雖完整，但許多技術仍未實現獨立自主。一個典型的加氫站由制氫系統、壓縮系統、儲存系統、加註系統和控制系統等部分組成，目前作為將氫源加壓注入儲氫系統的核心裝置——壓縮機的核心部件仍需進口，而稱氫氣加註機、儲氫罐這些也均未實現國產化，所以當氫能源即便再好它也無法大規模應用。

02 氫能源汽車能否異軍突起？

其實馬斯克diss氫能源還有一點原因他並沒有說出來，那就是馬斯克是全球最大的電動汽車品牌特斯拉的老闆，而氫能源汽車與電動汽車本質上是其競品，兩者最大的區別在於電池上。

氫能源汽車使用的是燃料電池，其相較於常見的動力電池結構更為複雜，其包括整車控制系統、燃料電池電堆、輔助電源系統、供氣系統、驅動電機與控制系統五大核心部件，其中燃料電池電堆是燃料電池的重中之重，是燃料電池系統最為核心的部件，也是價值量最高的環節。據悉，電堆是燃料電池系統發生化學反應的場所，由多個單體電池以串聯方式層疊組合而成。氫氣與氧氣通過一定比例分別通入電堆的陽極與陰極，化學反應生成水與電能。電堆的質量決定了燃料電池系統整體的功率密度。

而單體電池則是由雙極板與膜電極(催化劑、質子交換膜、碳紙/碳布)、密封墊片、集流板和端板組成。若干單體之間嵌入密封件，經前端與後端板壓緊後用螺桿緊固拴牢，即構成燃料電池電堆。單體電池中，膜電極催化劑的催化效能、質子交換膜的傳導性、碳紙/碳布的氣體擴散效能，以及雙極板的導電性等均是決定單體電池功率密度及效用的關鍵因素；同時，單體電池的一致性也決定了電堆的穩定性與可靠性。

目前，國內電堆近年通過自主研發以及技術引進的方式，正逐步實現燃料電池電堆的國產替代，但國外電堆整體效能優於國內廠商，可即便是在燃料電池最為發達的德國與日本，氫能源汽車的產量也是少得可憐。而在國內，根據中汽協公佈的資料顯示，2021 年 1-3 月，燃料電池汽車產銷分別完成 104 輛和 150 輛，不足電動汽車的零頭，究其原因還是在於氫能源汽車仍處於發展初級階段，要與電動汽車競爭也是10年後的事了。

本文來自微信公眾號 “Techsoho”（ID:scilabs） ，作者：Light，36氪經授權釋出。