氢能源能源真有马斯克说的那么糟糕吗？
近期，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克又再次表达了对氢能源的不满。在5月10日英国金融时报汽车未来峰会上，马斯克在接受媒体采访时表示：“我可能被问及关于这个问题的次数超过了100次、200次，但是我还想让你们明白，把氢气当做储能手段简直是最愚蠢的想法。”
随后他还向记者解释道：“氢能源被国际能源署描述为“多功能能源载体”，具有多种应用，可以部署在工业和运输等领域。2019年，IEA表示，氢气是“储存可再生能源能源的主要选择之一，看起来有望成为数天，数周甚至数月存储电力的最低成本选择。但是当前通过电解获得氢气的效率低得可怜，目前大部分氢气生产都是基于化石燃料，这并不是环保的选择。”
其实马斯克的解释也并非毫无道理，其提到的氢气获取难题，还有存储、能源转化等都是问题，那么氢能源真的就如同马斯克说言一无是处吗？我国氢能源行业现状如何？氢能源汽车还能得到应用吗？
01 困境中的氢能源
氢能源被各个寄予厚望的原因主要有两个，一是氢能源是可再生的清洁能源，氢是宇宙中分布最广泛的元素，构成了宇宙质量的 75%。气态形式的氢气可从水、化石燃料等含氢物质中制取，并通过物理与化学变化过程存储或释放能量，因此被IEA誉为“储存可再生能源能源的主要选择之一”、“最清洁的可再生能源”，同时也被多国视为能源革命的钥匙。
二是氢能源的能量密度与相对安全性高于其他燃料。其能量密度是汽油的 3 倍有余；其使用装置的使用效率高，燃料电池的能量转换效率是传统内燃机的 2 倍；其反应产物是水，排放产物绝对干净，没有污染物以及温室气体排放；安全性相对可控，引爆条件比汽油更为严苛。
但尴尬的是，当前的氢能源并不符合预期。首当其冲的便是制氢问题，目前制氢主要途径包括化石燃料制氢、光电解水和先解水制氢三类，其中化石燃料制氢斱法无法摆脱对传统能源的依赖，还会造成环境污染。而电解水制氢需消耗大量电能，且效率只有50-70%；最后光电解水制氢是理论上最理想癿制氢技术，近年来，各国光电解水制氢研究成果及示范项目在不断涌现，但还未达到规模化制氢程度。目前，全球氢气生产原料以化石燃料为主，占全球氢气产量的96%，仅有4%来自电解水。
其次便是氢能源所面临的价格问题。在制造环节，电费成本是目前制氢总成本的主要构成。以目前的价格初步测算，0.5 元/kWh 的电价下，碱性电解水和 PEM 电解水制氢的成本分别为 28 元/KG 和 37 元/KG。而在加氢站的建设上成本同样不低，目前建设一个35MPa，500kg/d固定式加氢站的投资成本约为1500-2000万元，政府补贴300-500万元不等，按照当前氢气的价格，每天约加注400辆氢燃料汽车可以实现收支平衡，但氢气的成本目前根本无法降至 40元/kg以下，氢气能源较之传统汽油就没有成本优势，进而形成一个恶性循环。
最后便是我国氢能源产业链虽完整，但许多技术仍未实现独立自主。一个典型的加氢站由制氢系统、压缩系统、储存系统、加注系统和控制系统等部分组成，目前作为将氢源加压注入储氢系统的核心装置——压缩机的核心部件仍需进口，而称氢气加注机、储氢罐这些也均未实现国产化，所以当氢能源即便再好它也无法大规模应用。
02 氢能源汽车能否异军突起？
其实马斯克diss氢能源还有一点原因他并没有说出来，那就是马斯克是全球最大的电动汽车品牌特斯拉的老板，而氢能源汽车与电动汽车本质上是其竞品，两者最大的区别在于电池上。
氢能源汽车使用的是燃料电池，其相较于常见的动力电池结构更为复杂，其包括整车控制系统、燃料电池电堆、辅助电源系统、供气系统、驱动电机与控制系统五大核心部件，其中燃料电池电堆是燃料电池的重中之重，是燃料电池系统最为核心的部件，也是价值量最高的环节。据悉，电堆是燃料电池系统发生化学反应的场所，由多个单体电池以串联方式层叠组合而成。氢气与氧气通过一定比例分别通入电堆的阳极与阴极，化学反应生成水与电能。电堆的质量决定了燃料电池系统整体的功率密度。
而单体电池则是由双极板与膜电极(催化剂、质子交换膜、碳纸/碳布)、密封垫片、集流板和端板组成。若干单体之间嵌入密封件，经前端与后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成燃料电池电堆。单体电池中，膜电极催化剂的催化性能、质子交换膜的传导性、碳纸/碳布的气体扩散性能，以及双极板的导电性等均是决定单体电池功率密度及效用的关键因素；同时，单体电池的一致性也决定了电堆的稳定性与可靠性。
目前，国内电堆近年通过自主研发以及技术引进的方式，正逐步实现燃料电池电堆的国产替代，但国外电堆整体性能优于国内厂商，可即便是在燃料电池最为发达的德国与日本，氢能源汽车的产量也是少得可怜。而在国内，根据中汽协公布的数据显示，2021 年 1-3 月，燃料电池汽车产销分别完成 104 辆和 150 辆，不足电动汽车的零头，究其原因还是在于氢能源汽车仍处于发展初级阶段，要与电动汽车竞争也是10年后的事了。
本文来自微信公众号“Techsoho”（ID:scilabs），作者：Light，36氪经授权发布。
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