雷鋒網(wǎng)按：本文作者Scott Samuelsen，來自Spectrum.ieee.org。雷鋒網(wǎng)編譯整理。 

豐田Mirai氫燃料電池車

如果你是個(gè)車迷，那么一定能感覺到近些年來整個(gè)汽車行業(yè)的轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)在燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的統(tǒng)治地位已經(jīng)有所動(dòng)搖，曾經(jīng)在性能車上備受推崇的各種 V6、V8 發(fā)動(dòng)機(jī)開始逐漸消亡，就連以速度為核心的 F1 都用上了 1.6 升的四缸引擎。更甚者如特斯拉，已經(jīng)徹底拋棄了燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)車開始登上歷史舞臺(tái)，硅谷各大科技公司總部停車場(chǎng)一水的特斯拉就是最好的例證。

推動(dòng)這一轉(zhuǎn)變的原因有三點(diǎn)：首先，電動(dòng)車能大幅減少二氧化碳排放并起到保護(hù)環(huán)境，延緩氣候變化的作用。其次，全面擁抱電動(dòng)車也是某些缺乏石油地區(qū)的無奈之舉，如果不加速轉(zhuǎn)變，未來在政治經(jīng)濟(jì)上都會(huì)受制于他國。最后，地球上的化石燃料正在一點(diǎn)點(diǎn)耗盡，一旦產(chǎn)量無法滿足需求，燃油價(jià)格就會(huì)漲上天，從而加大經(jīng)濟(jì)發(fā)展的成本壓力。

電動(dòng)車分三類

如今，市場(chǎng)上的電動(dòng)車可以分成三類。

其中，保有量最大的一類是混合動(dòng)力車（代表車型為豐田普銳斯）。這是轉(zhuǎn)變過程中的折衷方案，電動(dòng)機(jī)可與傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)共同運(yùn)作，起到提高燃效和節(jié)省燃油的作用。

第二類則是以特斯拉 Model S 和日產(chǎn)聆風(fēng)為代表的純電動(dòng)車（BEV），經(jīng)過多年的發(fā)展，此類車輛已經(jīng)不是市場(chǎng)上的異類了。雖然它們用的電依然來自化石燃料發(fā)電廠，但由于轉(zhuǎn)化效率高，純電動(dòng)車依然比傳統(tǒng)燃油車輛環(huán)保。未來，隨著發(fā)電廠向可再生能源轉(zhuǎn)化，純電動(dòng)車將變得更加環(huán)保。

第三類電動(dòng)車則是燃料電池車（FCEV）。它們是市場(chǎng)上的新兵，但憑借自己獨(dú)一無二的優(yōu)勢(shì)，未來將會(huì)成為用戶的終極選擇。

下面，筆者就來分析一下這三類電動(dòng)車輛的優(yōu)缺點(diǎn)以及未來它們?cè)陔妱?dòng)革命中將扮演何種角色。

燃料電池車工作原理

混動(dòng)車和純電動(dòng)車我們已經(jīng)探討過多次，其特性和工作原理大家也都耳熟能詳。不過與它們相比，燃料電池車卻很少被人談及，因此現(xiàn)在就讓我們一起了解此類車輛的工作原理吧。

與混動(dòng)車輛電機(jī)靠回收內(nèi)燃機(jī)能量來充電不同，燃料電池直接依靠電化學(xué)來發(fā)電，而為其提供能量的燃料就是車中加注的壓縮氫氣，氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)后產(chǎn)生電能和水，由于整個(gè)過程沒有燃燒反應(yīng)，因此不會(huì)排出碳?xì)浠衔铩⒁谎趸己投趸嫉任廴疚铩?/p>

豐田氫燃料電池車內(nèi)部布局

此外，氫燃料電池車擁有超高的燃效，幾乎可以達(dá)到現(xiàn)有燃油車輛的 3 倍。同時(shí)，其續(xù)航里程與燃料加注速度也能達(dá)到傳統(tǒng)燃油車輛的水平。最后，氫燃料容易制造，燃料電池運(yùn)行中也不會(huì)產(chǎn)生惱人的震動(dòng)。

聽起來是不是可以碾壓混動(dòng)車輛和純電動(dòng)車？但為什么這樣好而美的產(chǎn)品路上卻很少見呢？那是因?yàn)槟銢]去對(duì)地方，眼下美國只有加州有氫燃料電池車出售，而市售車輛僅有三款，分別為豐田 Mirai、本田 Clarity 和燃料電池版現(xiàn)代途勝。

當(dāng)然，車型少并非氫燃料電池車的硬傷，真正阻礙其發(fā)展的還是加氫站的缺乏，到今年年底，建成投入使用的加氫站只有27個(gè)，到2020年這一數(shù)字才會(huì)增長(zhǎng)到74個(gè)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的嚴(yán)重滯后讓消費(fèi)者根本不敢下手。

美國如此，歐洲的加氫站也不多，而對(duì)氫燃料電動(dòng)車較為重視的日本則只有80個(gè)加氫站，為了推廣這一技術(shù)，日本政府準(zhǔn)備在 2020 年東京奧運(yùn)會(huì)前加緊建設(shè)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施。

氫燃料電池車與純電動(dòng)車有何不同？

雖說氫燃料電動(dòng)車是個(gè)新鮮事物，但其主要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與純電動(dòng)車非常相似，而且它們都要配備電池組。至于制動(dòng)力回收等節(jié)能技術(shù)，也都是兩類產(chǎn)品的標(biāo)配。兩者的不同主要在于電能的來源，充電時(shí)間、續(xù)航里程和車輛大小。

能量來源方面，純電動(dòng)車的電能來自于發(fā)電廠，而氫燃料電池車則來源于壓縮氫氣。兩者雖然都配備電池組，但氫燃料電池車的電池組可以做的很小，而純電動(dòng)車為了續(xù)航可能整個(gè)底盤都是電池。

續(xù)航方面，根據(jù)電池組大小的不同，純電動(dòng)車的里程一般在65 - 320公里左右，不過較為強(qiáng)悍的特斯拉 Model S 和 Model X 則可達(dá) 480 公里。氫燃料電動(dòng)車在續(xù)航上優(yōu)勢(shì)較為明顯，一次加氫可以行駛480-640公里，而最新的 Nikola One 燃料電池卡車，一次加注則可連續(xù)行駛 1200 公里。

Nikola One 氫燃料電池車

在充電時(shí)間方面，純電動(dòng)車更是被甩得遠(yuǎn)遠(yuǎn)的，即使用上最強(qiáng)悍的快充，至少也要等待半小時(shí)，而氫燃料電池車完成一次燃料補(bǔ)充最多需要 5 分鐘。

在車輛體型方面，純電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式則更適合小型車輛，雖然已經(jīng)有純電動(dòng)公交等大型車輛誕生，但其續(xù)航里程依然有限，只能滿足日常通勤需求。要想克服這一困難，車輛就必須多裝電池組，但車重增加后又會(huì)帶來更多附加問題，這樣的解決方案完全是個(gè)死循環(huán)。與其相比，氫燃料電池車則沒有這種顧慮，它們能用在各種類型的車輛上。

雖然氫燃料電池車剛剛在市場(chǎng)上斬獲些許成績(jī)，但筆者相信，未來 25 年內(nèi)，大多數(shù)消費(fèi)者都會(huì)選擇此類車輛，而由于在續(xù)航里程、充電時(shí)間等方面表現(xiàn)較弱，純電動(dòng)車將退居二線。

馬斯克對(duì)于氫燃料電池車必?cái)〉耐茢嗾娴某闪幔?/strong>

有些人可能不太同意筆者的觀點(diǎn)，他們與特斯拉 CEO 馬斯克站在一邊，認(rèn)為氫燃料電動(dòng)車根本沒有前途。

去年，在討論該問題時(shí)馬斯克給出了氫燃料電池車必?cái)〉娜笤?，其中之一是我們提到的加氫站建設(shè)問題，此外馬斯克認(rèn)為氫能源安全性不夠，而且不屬于可再生能源。

下面，筆者對(duì)馬斯克的“指控”進(jìn)行一一反駁。

首先，馬斯克稱氫能源安全性不夠完全是夸大其詞，市場(chǎng)上的現(xiàn)有產(chǎn)品，無論是汽油、柴油、燃?xì)?、電池還是氫燃料在安全性上都不是盡善盡美的，在遭遇極端車禍時(shí)它們都曾造成較大的傷亡。

氫氣比空氣氫，一旦泄露馬上就會(huì)散佚到空氣中，而傳統(tǒng)的汽油和柴油則極易在碰撞過后燃起大火吞噬車輛。

日本的加氫站

此外，馬斯克對(duì)加氫站建設(shè)滯后的指責(zé)也有些五十步笑百步，與傳統(tǒng)的加油站相比，充電站和加氫站現(xiàn)在都屬于稀罕事物。不過，加州能源委員會(huì)的報(bào)告顯示，加州只需 68 個(gè)加氫站就能基本滿足用戶需求了。而在南加州地區(qū)，38 個(gè)加氫站就足夠了。隨著氫燃料電池車的增多，只需將現(xiàn)有加油站的 15% 改造成加氫站就能滿足用戶需求。

純電動(dòng)車對(duì)充電站的需求則與氫燃料電池車不同，由于充電時(shí)間較長(zhǎng)，用戶一般會(huì)在家中裝配充電設(shè)施（類似中國這樣車位緊張的建設(shè)起來很麻煩），而公共充電站則大多數(shù)建在購物中心和寫字樓等人流密集的區(qū)域。不過，這些區(qū)域的充電位有限，爭(zhēng)奪充電樁的事情時(shí)有發(fā)生。此外，如果車主在購物或上班，還有可能造成充電樁的浪費(fèi)或被別人惡意拔掉充電槍。

馬斯克認(rèn)為氫燃料并非可再生能源的看法更是大錯(cuò)特錯(cuò)。如今，加州 33% 的氫能源都來自可再生能源，這是法律明確規(guī)定的，而隨著技術(shù)進(jìn)步這一比例將繼續(xù)提高。

眼下，生產(chǎn)氫能源的方式主要有兩種，一種是熱電冷三聯(lián)產(chǎn)，該方案效率高，能大幅減少燃料消耗。另一種則靠電解，鑒于電網(wǎng)上的電如果用不完就會(huì)浪費(fèi)掉，這種方式也較為環(huán)保。而且，別忘了生產(chǎn)氫能源我們還能用到風(fēng)能和太陽能。

本田 Clarity

氫燃料電池車的時(shí)代已經(jīng)到來

雖然馬斯克對(duì)氫燃料電池車極盡抹黑之能，但大多數(shù)汽車制造商都已經(jīng)開始了相關(guān)技術(shù)的積累，經(jīng)驗(yàn)老道的它們完全能分得清哪種解決方案更有前途。

當(dāng)然，筆者并不是說純電動(dòng)車將被氫燃料電池車完全替代，畢竟不是所有人都喜歡大車，大多數(shù)人的車都用來短途通勤，而且夜里在家充電也不麻煩。不過，純電動(dòng)車未來肯定不會(huì)成為主流產(chǎn)品。

按現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)來看，氫燃料電池車未來風(fēng)頭將蓋過純電動(dòng)車，但要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)我們可能需要數(shù)十年的時(shí)間，而到時(shí)純電動(dòng)車的保有量肯定已經(jīng)相當(dāng)龐大了。

雖然氫燃料電池車要獲得統(tǒng)治地位還需經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，但屬于它的時(shí)代已經(jīng)到來。

Via. Spectrum

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