比纯电动车更清洁环保的新能源车，连丰田都说好！

前段时间，一家名为“青年汽车”的公司刷爆了无数人的朋友圈，他们对外宣称自己发明了一种神奇的“水氢发动机”，既不用加油也不用充电，只要往里面加水就能开，而且续航里程可达到500km。

此消息一出，很快便传得妇孺皆知，议论纷纷，不少人甚至直言，将水分解成氢气和氧气，在给车辆提供动力的同时排放物还无污染，无限循环，着实两全其美。然而，很快这一理论就被证实是不可靠的。

水确实可以分解成氢气和氧气，但这个化学反应是需要输入能量的，b比如说常见的电解水就是在化学反应中输入了电能。但按照青年汽车的理论，啥都不用付出就可以免费从水中获得氢气，这明显违反了能量守恒定律。

如你所见，无任何付出从水中分解氢是不可能的，但是如若利用氢气作为汽车运行的能量来源，是可行性的策略。而在现实生活中，氢燃料电池车已经初具规模，并且在实际的生活中得到了应用。

说到氢燃料电池，丰田可以说是拥有绝对的话语权。怎么说呢？早在2015年，丰田就曾推出过以氢燃料电池作为动力源的新能源车-丰田Mirai，就是投入成本着实有些高。

不过，在近日，丰田公开表示：相信氢燃料电池在未来将会有大幅度的降价空间，纯电动车型的售价会始终维持高位，前景并不理想。

深究内里，足见丰田能说此话还是有资本的。首先，自2015年Mirai发布后，丰田就开始加大氢燃料电池的投资，降低设计成本，与此同时，在乘用车和商用车市场双管齐下，借此形成经济规模，降低生产成本。

其次，丰田Mirai已从限量试生产转为大规模生产模式，昂贵材料的使用量有所减少，成本将从11000美元降至8000美元，高达60000美元（40万人民币）的售价出现下降，销量低迷的窘况有所改善。截止到现在，这款车已经推向在美国、欧与北美、日本等多个地区，市场反响效果卓越。

氢燃料电池的基本原理与结构

氢燃料电池技术的原理与氢气的燃烧有些相似，都是利用氢气和氧气在某种特殊环境下，通过化学反应放热并产生电能。

与传统电池不同，氢燃料电池具有效率高、绿色、无污染的特点，可以说是汽车能源的终极方案，直接可以将氢气化学能转化为电能，无排放污染且效率可高达60%以上。

结构核心方面，氢燃料电池的关键材料主要包括膜电极、碳纸、催化剂、双极板等、密封材料、端板、辅助结构，在多部件组合下形成电堆。

此外，燃料电池系统除了有电堆之外，还会有空气单元，就是空压机，还有氢气单元，甚至还有氮气单元和散热循环水单元。当然，这些都是以电堆为中心来组织它的运行机理。

燃料电池的发展背景与优势

众所周知，我们现在所用的能源化学能源属于一次性能源，当它面临枯竭时必然就需要有可再生资源进行取缔，而燃料电池无疑是未来最为合适且理想的能源。据大数据统计，2040年，主要产油国都只能保证本国消耗，而到了2080年，全世界的石油可能就就此干枯。

除此以外，迫于环境保护的压力，节能减排已经是国内外地区的关注焦点，全球各地区的排放标准也变得越来越严苛。简单说个数据，到2050年，全球二氧化碳排放水平必须要降到2005年的1/2。

全球各地的主流车企也都已经开始陆续停产燃油车，据数据统计，现在80%的车企都在开始搞电动车和燃料电池汽车研发和投入，当然，这不是说厂商就不生产燃油车了，只不过在新能源方面的平均投入占所有研发投入的2/3。

发展电动车和燃料电池车从根本上解决排放问题已经是能源动力界的共识，而燃料电池汽车和纯电动车必将是未来汽车动力源的主流。两者都是新能源车动力源，那燃料电池车跟锂离子电池车到底有什么区别呢？

从原理讲，它们都是用电化学能源来发电，就是说把化学能转为电能，或者把电能转为化学能，相互之间的转化。但相比之下，燃料电池车相比锂离子电池车还是有不少的优势，比如说：

1· 没有二次污染。氢燃料电池主要的成分是氢，在使用寿命结束后，并不会对环境造成污染，而锂离子电池因含有重金属镍、钴、砷等有毒污染物，所以必须要进行回收处理。

2· 续航里程更远。氢燃料电池储能密度高，且重量轻，所以燃料电池车的续航里程相较电动汽车，普遍更远。要知道市面上在售燃料电池车的续航里程均超过500公里，而电动车中少有有如此优秀续航的车型。

3· 燃料补充时间短。通常燃料电池车只需3到5分钟就能充满长途行驶所需的高压储气罐（70Mpa），而充电最快的特斯拉超级充电站20分钟才能充满一半电，完全充满则需要80分钟。

除此之外，燃料电池车在电池衰减、能效转化、易维修程度等多方面，也同样有着显著优势。不过，相比于锂电池电动车，燃料电池车也有着明显的短板。

成本是限制燃料电池发展的掣肘

目前，氢燃料电池车发展最大的障碍就是高昂的成本，而高昂的成本主要体现在燃料成本以及补充燃料基础设施建设两个方面。

1· 氢燃料电池化学反应所需的催化剂成本高。氢气的氧化反应与氧气的还原反应所使用的催化剂均为稀有金属铂，也就是我们所说的白金。在自然界中，白金是比黄金还稀少的存在，常作为贵重首饰的材料，因此，燃料电池的成本也因为铂的存在而水涨船高。

空谈无益，还是举例说明。以80kW质子交换膜燃料电池系统为例，2017年，每生产1000套燃料电池，燃料电池系统（这其中包含了燃料电池电堆、高压储氢罐、升压变频器、电动机、动力控制单元等）的成本达到179美元/kW，其中电堆成本为118美元/kW；每生产1万套燃料电池，燃料电池系统成本为79美元/kW，其中电堆成本为39美元/kW。

以丰田Mirai为例，2015年该车产量已达到700辆，2016年提升至2000辆，到2020年将达到3万辆，这是2017年的10倍。如果按照上述数字折算，丰田Mirai的续航超过600公里，燃料电池组最大功率为114kW，核算其电堆成本为1.1~1.3万美元，整套燃料电池系统超过2万美金。而同等的电池系统大约需要70-80kWh，电池系统成本为1.4-1.6万美金。

燃料电池寿命不需要解决充电问题，其持续寿命主要是发电和行驶工况，现阶段核心的难点之一就是解决燃料电池寿命，这个目标是5000-10000小时。目前国际先进水平的燃料电池寿命是5000小时，部分电堆的寿命可能更高一些，而国内水平只有2000-3000小时。

另一厢，由于氢燃料本身固有的易燃易爆的特性，在实现氢燃料电池车的普及时，还必须先建立一整套的氢气配套设施，而且氢气的存储对容器的耐热性要求也非常严苛，前期的成本投入非常高。

2· 燃料站修建成本高。由于需要处理和储存液态氢气，燃料站的设备需要能够以-250摄氏度，几乎接近绝对零度的温度储存几乎上万升液态氢的能力，且传输的时候需要将液态氢气在汽化塔内转化为气体，然后加压输送到更小的储存罐提供给每辆汽车上。

据相关的数据显示，平均每一个燃料站的建造安装费用高达100-200万美元，而普通充电站仅仅需要10万美元左右，即使是特斯拉的超级充电站也只需30美元，两者间的差距近10倍。

此外，车辆本身售价方面，燃料电池车的价格也远比锂离子电池车贵，虽然近几年，燃料电池车的价格已从之前的10万美元降至现在的6、7万美元。但特斯拉等的电动车价格已经降至3万美元左右。所以可以看出，目前燃料电池车最大的劣势就在于其高昂的制造成本。

书归正传，新能源汽车的发展已经成为未来汽车产业发展的重要方向，关于纯电动、混动、插电混动、氢燃料电池汽车到底哪一种才是未来的主流？这是一个从未停止争议的话题。

但不可否认，氢燃料电池确实是这几类新能源车里面最为清洁、环保的车型，而它无任何污染的排放物—水，无疑是对此最好的佐证。

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