1/ 全球布局氫能源汽車與氫能產業

2014年，日本豐田上市了一款名為MIRAI的氫能源汽車。它的動力來源，是氫氣與氧氣反應之后產生的電能，它的排放物只有H2O也就是水。也因為此，MIRAI氫能源車被日本人視為汽車的未來，MIRAI本身在日語中也是未來的意思。截止2020年底，MIRAI在全球共計投放了約12015臺。

氫能源汽車是日本布局氫能源產業的一個抓手。一提到氫能源的應用場景，就離不開汽車業。

目前除日本外，韓國也在著手研發氫車，現代推出了一款名為NEXO的氫車，累計銷量達12717臺，略超豐田MIRAI。中國也有一些車企在布局氫能源汽車，如長城汽車[報價 4S店]在4月的一場氫能源戰略發布會上對外公布，將在今年年底推出一款氫能源SUV，續航里程大于840公里。

根據中國汽車工程學會預計，到2025年，全國氫能汽車保有量將達到10萬輛；2035年，100萬輛。這意味著未來三四年氫能汽車市場規模有超10倍的增長。

在這些豪情壯志面前，現狀卻并不樂觀：2020年全球共售出氫能源汽車9006臺，其中美國937臺、中國1177臺、韓國5823臺、日本761臺、德國308臺；全球已建成的加氫站共527座，歐盟最多，有179座，日本以137座位居第二，中國第三，有101座。這些加氫站中投入運營的僅504座。

但這依然不能阻擋各國布局氫能源產業的雄心：2020年7月歐盟委員會通過了《歐盟氫能戰略》，計劃在未來十年，向氫能產業投入數千億歐元，依靠風能、太陽能生產清潔的氫氣。計劃2020年-2024年在歐盟境內建造一批可再生氫電解設備，實現2024年前全歐氫能產量超100萬噸；2021年1月，國際氫能委員會發布報告透露，包括美國、歐洲、日本在內的18個經濟體公布了國家氫能源發展戰略，占世界經濟體總量的70%。

2/ 用清潔能源制取的綠氫最難得

如果從排放來看，氫能源是一種非常清潔的能源。但從獲取氫能源的方式看并非如此，因為氫氣屬于“二次能源”，并不像石油、天然氣一樣天然存在于地球上，它需要被制造出來。

氫氣的獲得，根據制取技術不同被分為：零碳制取的“綠氫”、低碳制取的“藍氫”以及高碳制取的“灰氫”。

灰氫是利用化石能源制取的氫氣，如煤制氫，在制取過程中會產生碳排放；如果將生產過程中的碳捕捉封存起來（碳封存），這部分氫則被稱為“藍氫”；而綠氫則是指從制備到使用全生命周期都清潔的氫能。

現在我們所談到的“未來能源”指的就是綠氫。綠氫可以靠風電、光伏、水電等清潔能源，以電解水的方式制取。中國目前每年約3000萬噸的氫氣產量來自煤制氫、天然氣重整制氫等非清潔來源，制氫的成本與汽油和柴油接近。據中金公司預測，在2060年碳中和情境下，中國能源消費結構中需要有8%要依靠綠氫支撐。

3/ 氫能源汽車的工作原理

氫能源汽車是怎么工作的？簡單來說，氫能源汽車運行方式有兩類，一類是內燃機汽車，一類是燃料電池汽車。

前者使用氫氣做燃料，產生的熱能為汽車提供動力，類似化石能源；后者燃料電池類似燃油汽車的發動機，它包含電堆和氫氣系統，氫氣和氧氣從電堆入口進入，通過電化學反應后產生電流，驅動車輛行駛。電堆由膜電極、雙極板構成，氫氣系統包括空壓機、儲氫瓶。

內燃機式的氫車研發比較久遠，1920年就有氫發動機實驗，1968年，前蘇聯科學院西伯利亞分院理論和應用力學研究所進行了氫內燃機試驗，并改用液氫，熱效率提高熱負荷減輕；1972年洛斯阿拉莫斯實驗室把一輛別克牌轎車改成液氫汽車，發動機是一臺增壓的六缸四沖，充裝一次液氫后能行駛274公里。因為內燃機式氫車安全性較差，會發生爆震和早燃（爆震是火花塞點火之后瞬間壓力變大引起的自著火現象；早然是火花塞點火之前），而且燃燒產物會跟空氣中的氮氣結合，形成氮氧化合物，這也是一種污染，所以氫內燃機汽車沒有得到量產。

4/ 氫能源汽車的優勢 

全世界如此看好氫能源汽車，首先是因為它的清潔性，在全生命周期不會產生碳排放。

其次，與電動車相比，氫能源車突出的優勢是能量密度高、氫氣加注時間短、續航里程長，也因此更適合長途運輸卡車、大巴、物流車等中遠途、中重型上用車輛。

第三，也有人會問，既然是要把氫氣跟氧氣反應產生電能再驅動汽車前行，為什么不直接使用清潔能源的電能呢？如太陽能、風能等。這個問題的答案就是：氫能是可存儲的，但清潔能源不好存儲。

第四就是氫車的安全性高，我們會看到特斯拉電動車燃燒起火，偶爾也會看到氫氣工廠或者氫氣站爆炸的新聞，但對于在車底攜帶者兩三個氫氣瓶的氫能源汽車來說，安全性其實還是比較高的，氫氣泄漏的安全性也高于汽油泄漏。目前來看，并沒有發生過氫能源汽車爆炸事件，不管是氫氣泄露或碰撞。現代汽車對儲氫瓶進行了高空墜落實驗、爆破試驗、常溫壓力反復實驗、輻射實驗、耐火試驗等多達十五項測試，通過了韓國與歐洲標準，還通過了世界上最苛刻的聯合國全球統一標準及多眾國際認證標準。

第五點就是氫燃料電池汽車有著更高的能量轉換效率，可以達到60%以上。也是因為這些優點，澳大利亞和加拿大也開始采用可再生能源制氫、化石能源制氫結合碳捕捉封存技術。

日本在福島核電站泄露后的無人區建造了大規模的太陽能電板，將太陽能轉化成的電能用來制取氫氣。用這樣方式獲得的氫氣被稱為綠氫。

5/ 氫能源汽車需要一條成熟的產業鏈 

首先是制氫：綠氫的大規模獲取技術目前不成熟，全球的電解制氫都出于初始階段，還不能規模化。綠氫的生產成本則更高，每公斤20元，遠高于灰氫和藍氫的價格。據《財新周刊》報道，中石化在十四五期間，擬在氫能領域投資數百億元，主要用于上游制氫和加氫站建設。

第二是儲運：有兩種方式，一種是拖車式運輸，一種是管道式運輸。中國車用氫氣普遍采用20Mo長管拖車，這種拖車效率偏低；還有一種拖車是液態運輸。管道式運輸就像天然氣是一樣的道理，但氫對管道有腐蝕性，所以不能用天然氣管道，增加了技術、材質成本，目前還沒得到推廣。

氫氣的儲運是個難題。日本在這方面走得很超前，跟文萊合作，在2020年底的時候完成了一個長達10個月的試運行項目，生產并存儲了約100噸的氫氣。文萊將氫氣和甲苯結合起來，生產甲基環乙烷，這一操作把氫氣體積最小化，同時允許此化合物在正常溫度和壓力下從海上運輸。到達日本后，在一家脫氫工廠重新提取氫氣成分，預計本世紀20年代中期能實現商業化。

第三就是加氫：即建設加氫站。加氫站的核心裝備是壓縮機、加注機，這些都依賴于進口，國產化比例還比較低。當前日本加氫站建設得最領先的，全國約有135座加氫站。中國的加氫站目前供大于求，截止2020年底中國共部署了128座加氫站，而同期氫車保有量7352輛。但因為安全問題，傳統的加油站并不能直接切換成加氫站，所以要重新修建。據中國電動車百人會發布的《中國氫能產業發展報告2020》來看，加氫站的修建成本很高，不含土地成本，目前投建一座單日加氣能力在500公斤的加氫站約700-1200萬元，相當于傳統加油站的3倍。

第四是燃料電池：它就是氫氣和氧氣化學反應后產生的電能存儲器。它有8個關鍵零部件：電堆、膜電極、質子交換膜、碳紙、催化劑、雙極板、氫氣循環系統、空氣壓縮機。

目前看來，這些技術國內都不夠成熟。就連走在前端的日本，也一樣。只不過日本豪賭氫能的決心最大。韓國研究機構提供的數據顯示，2021年Q1全球燃料電池汽車銷量約4000輛，豐田大約賣出去了一半。日本有135座加氫站，但每天加氫的車平均10輛左右，為了提高加氫站的使用率，豐田還為日本大型連鎖便利店7-11打造了專用的氫能源物流卡車。一輛這樣的卡車的氫能使用量相當于30輛MIRAI的效果。

日本是發展氫能源投入成本最高的國家，他們跳過了電動汽車直接豪賭氫能源汽車，從氫氣的制備、儲運、加氫站建設再到終端，一直走在世界前列。如果成功，那么日本則會成為清潔能源的領軍角色。

6/ 氫車騙補難，仍需多方面努力

中國為了避免發展氫能源時再出現騙補現象，也出臺了新政策進行約束，比如以結果為導向，項目評估驗收后，才能獲得獎金；明確獎金不能用于整車項目投資和加氫站建設，只能用于核心技術產業化、人才引進、新車型新技術示范應用推廣等；在燃料電池額定功率、溫度等指標上做了嚴格的規定，避免漏洞。

氫能源汽車是一個很美好的未來發展方向。但各個產業鏈的打通還需要時間，需要突破的是成本的降低、基礎設施的普及和安全性，以及制取氫氣的綠色環保。

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