一说到新能源车，很多人可能会想到纯电车或者是混动汽车。其实，氢能车也属于新能源汽车。6月上旬，2024国际氢能与燃料电池汽车大会暨展览会在上海汽车会展中心开启，多款氢燃料电池汽车整车在展会上亮相。近一段时间，人们在上海街头还发现有氢能共享单车，这种共享自行车在运行过程中通过氢燃料转换电能为整车供电。

近年来，我国已经出台多项政策措施助力氢能以及氢能汽车产业发展。比如，今年的《政府工作报告》中提出“加快前沿新兴氢能等产业发展”。

△氢能公交车

多地也刮起了“氢”风。北京要打造氢燃料电池汽车创新应用基地，计划在2025年前实现氢燃料电池汽车累计推广量突破1万辆的目标；海南自贸港建成零碳排放汽车生态体示范项目，氢能网约车穿梭于机场、高铁站、码头和环岛旅游公路；今年3月1日起，山东省对安装了ETC套装设备的氢能车辆免收高速公路通行费……

那么问题来了，既然我国在电动车方面已经居于领先地位，为何还要大力发展氢能汽车？“氢”车上路，又面临哪些难题？

01

氢从哪里来？

根据氢能的形成过程，我们一般将氢能分为灰氢、蓝氢和绿氢。

灰氢主要是通过煤炭、天然气等化石燃料分离制取产生的氢气，在生产过程中会有二氧化碳等排放。目前，市面上绝大多数氢气是灰氢，约占当今全球氢气产量的95％。

蓝氢，是指采用了碳捕集措施的化石能源制得的氢气，碳排放强度大幅度降低。

绿氢，是指利用可再生能源电解水得到的氢气，是一种比较理想的氢能源，也是未来发展的重要方向。

发展氢能产业具有重要意义——

首先，氢能是一种清洁低碳、灵活高效的能源，对于促进全球经济脱碳有着不可或缺的替代作用。氢是宇宙中分布最广泛的物质，在地球上主要以化合态的形式出现；氢气的燃烧热值高，而且氢气燃烧的产物只有一种——水，清洁无污染。

其次，氢能还兼具能源和原料双重属性。在能源领域，氢气可以通过燃料电池、氢内燃机等技术进行能量转换；在原料领域，氢气主要应用在化工、冶金等场景。

最后，实现能源自主安全可控。可再生能源制氢可以利用我国广阔的国土面积，使用风光绿电制氢，逐渐摆脱对化石能源的依赖。

02

为什么要发展氢能汽车？

氢能，作为一种清洁能源，在工业、交通、电力和建筑等领域“大展身手”。其中，氢能汽车是应用比较广泛的领域，主要为氢燃料电池车。氢燃料电池车的工作原理是让氢与空气中的氧在燃料电池中反应产生电，以电作为驱动力来推动汽车。也就是说，氢能汽车主要是通过氢能来产生电能驱动汽车。

既然如此，为何要发展氢能汽车？直接发展电动车不就可以了？

专家表示，氢燃料电池车和纯电动汽车并不是二选一的关系，而是相互补充共同构成新能源交通格局。目前来看，纯电动汽车在乘用车和轻型商用车领域优势明显，而氢燃料电池车由于其加氢速度快、低温损耗小等突出特点，未来主要的发展方向为大型商用车领域，例如公交、长途重型卡车等。

在北京市大兴区，每隔一段时间就会看到车身印有“氢燃料电池客车”标识的兴40路公交车在路上行驶。

兴40路是大兴区首条氢能公交示范线路。这条路线全程30.8公里。和纯电动公交车相比，氢能源公交具有补能时间短、续航里程长的优势，兴40路公交车的车载储氢系统容量达25公斤，单次加氢时间仅需十几分钟，加满氢燃料后能行驶400公里左右。

一位司机说，自己每天驾驶兴40路公交行驶200多公里，满载的同时开空调，也没有里程焦虑，“每天路过加氢站充一回氢气，一次10分钟充十多公斤，30块钱一公斤，一次大概四五百元。”

中国石化石油化工科学研究院副研究员王鹏飞说：“氢能汽车的优势主要在‘长、重、商’领域，即长途、重载和商用，氢能不仅续航里程长、充能速度快，还能够适应低温严寒等场景。”

其次，特斯拉创始人马斯克认为生产绿氢需要电，最后氢能源汽车又是将氢能转化成电能，这样绕一圈没必要。但在现实中，我国西北等地风电光伏等电能丰富却有弃风弃光的现象，如果能就地将这些电能转化成氢能再运输出去，也未尝不行。

比如内蒙古自治区人民政府5月底曾发文要求进一步推进氢能发展，积极探索风光发电与制氢负荷高效衔接，优化风机机型匹配、光伏制氢系统设计，为规模化绿氢生产提供技术支撑。2023年6月，我国首个万吨级新能源制氢项目在内蒙古鄂尔多斯成功制取第一方氢气。也就是说，发展氢能也可以理解为储能的一种形式。

前不久，中国工程院院士、深圳大学教授谢和平团队与东方电气集团团队合作，首次实现海上风电可再生能源和海水直接电解制氢一体化，并在大海中利用海上风电驱动海水制氢。相关研究成果6月21日发表于《自然·通讯》。海上风电制氢，如果能把制造的氢气运输出去，显然也是绿氢的理想来源。

03

“氢”车上路，面临哪些难题？

理想很丰满，现实很骨感。

中国汽车工业协会数据显示，今年第一季度，我国新能源汽车产销分别完成211.5万辆和209万辆，市场占有率达到31.3%。

其中，纯电动汽车累计产量131.7万辆，同比增长9.9%；累计销量130.5万辆，同比增长13.3%。燃料电池汽车累计产量0.1万辆，同比增长33.4%；累计销量0.1万辆，同比增长14.7%。

△来源：中国汽车工业协会网站

与纯电动汽车相比，燃料电池汽车产销量仍处于较低水平。“氢”车上路，面临哪些难题？简单说，主要有四方面的问题，分别是技术、运输、安全和加氢站的建设。

一、技术问题

国机集团中国空分工程有限公司教授级高工张行东介绍说，目前氢燃料电池车的技术还有待完善，比如车子的快速响应、电池的耐久性等性能仍需改进。提高燃料电池的耐久性需要解决材料稳定性等众多方面的技术难题。

此外，氢燃料电池车涉及到多个系统的集成和协调控制，包括氢气供应、电子系统等也需要不断优化。在储存方面，目前主要采用高压气瓶或液态储存的方式，其中液氢质量密度最高，是提高储运效率的最重要形态之一。但液氢一般要冷却到-253°C，所以液氢装置必须耐高压、绝热，否则一旦和外面环境热交换导致液氢温度升高气化，就会给装置瓶带来巨大的压力甚至爆炸。因此，开发更高效、安全和低成本的氢气储存技术，如固态储存或新型材料的应用，是需要进一步研究的方向。

当然，专家指出这些问题也都是成长的烦恼，就如同锂电池技术一样。目前，包括日本等国以及国际企业都在加大研发投入，努力解决这些技术难题，相信未来会有所突破。

二、成本问题

如前所述，氢气制作主要有三种途径。其中绿氢制作非常环保，这也是未来重点发展的方向。但当前的问题同样在于，绿电资源集中的地方本身对能源的消耗不太大。要将绿电传送出去，需要高压线路。而绿电转为氢气之后，同样面临运输出去的问题。

如何把氢气从内蒙古等省份运输出去？无非就是两种方式，一是通过管道，二是通过车辆。长远来看，管道运输是比较经济合适的。

有人可能会说，就利用现有的天然气管道不行吗？目前当然是不能的。但我国已经在进行天然气和氢气混合的实验，也就是将天然气和氢气进行一定比例的掺合运输利用。2022年9月，湖北荆门燃机项目取得重大突破，实现了30%的掺氢燃烧改造和运行。也就是天然气中掺入氢气，一起燃烧发电。不过这种掺在一起的混合气体并不能用于氢燃料汽车。

如果通过车辆来运输，有人测算过，用长管拖车来运输氢气，当运输距离为100~150公里时，氢气的运输成本高达10元/公斤左右，这大致相当于运输成本是9毛钱一方。而如果距离更长，成本自然也就更高。上述北京大兴40路公交车，加氢价格也就是30元每公斤。如果氢气来源地比较远，考虑到目前的运输等成本，赚钱空间并不算大。

至于氢燃料电池发动机，道理也是一样的，因为没有产生足够大的规模所以也比较贵，这也导致氢燃料电池汽车的售价是燃油车的2~3倍、锂离子电池汽车的1.5~2倍。

从这个角度看，绿氢目前在经济上还少一点竞争力，需要前期投入，包括管道建设等等来不断降低成本，就如同光伏发电和锂电池一样，一开始价格也比较高。但随着技术的不断进步以及大规模应用，产生规模效应之后，价格就慢慢降了下来。这也是各地大力鼓励发展氢能的逻辑。

三、安全担忧

虽然已有多地开通氢能公交线路，但仍有不少网友对氢能的安全性有一些担心。马斯克也曾指出，氢气在运输、储存的过程中存在比较大的风险。从氢能的特点来看，与天然气相比，氢的可燃范围更广，最小点火能量更低，自燃和爆炸风险更大。为了解决这个问题，在应用上有比较严格的规范：氢能源车一般不停进地下停车场，不在密闭场合使用。这样的话，如果现有技术没有突破，那么家用车使用氢燃料电池在停放上就比较受限制。但当场景从室内换成室外，氢气很轻，逃逸速度飞快，在室外使用起来甚至要比传统燃油汽车更安全。

作为氢能公交的“心脏”，兴40路所用的氢燃料电池发动机是由位于大兴区的一家公司生产。据该公司相关负责人介绍，在安全上，现有的氢能车辆安全设计可以有效解决氢气泄漏问题，并降低汽车在剧烈碰撞等场景下发生氢气爆炸的可能性。另外，氢瓶置于车顶也是考虑到万一发生意外导致氢气泄漏，氢气会立刻随着空气向上扩散。

四、加氢站等基础设施待完善

就像电动汽车的推广需要完善充电桩建设，氢燃料电池汽车的发展也需要加氢站配套。

前不久，两辆以氢为燃料的汽车实现了北京到上海1500公里长距离运输测试。这是我国氢能车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。车辆从北京大兴出发，历经两天时间、横跨6个省市，最终抵达上海。

中国石化销售公司新能源管理部副经理周金广介绍，全程大约在1500公里左右，在沿途7个加氢站进行了加氢测试。

氢能车辆补能速度快，在长途重载上具有优势。但多年来受限于加氢站网络和续航能力，氢能交通仍局限在一省或一域。

为了实现长距离、跨区域氢能运输，近年来，我国加快布局加氢站网络。截至目前，我国累计建成加氢站428座，数量居世界第一。我国已有30个省市有加氢站。相比之下，我国目前有加油站超过10万座。另外，目前我国建设一个加氢站成本大概1000万~1500万元左右，这也不低。

氢能产业链涵盖制氢、储运、加注及应用等多个环节，每个环节的技术突破都是推动整个产业发展的关键。专家表示，在技术层面，还需加强制备、储运和利用方面的技术储备与研发，特别是在制氢领域的电氢耦合技术、储运领域的关键材料以及管道输送的示范试验等方面取得突破。

总的来说，氢燃料电池车的发展是一个持续的过程，需要不断研究、创新和改进。虽然目前还存在一些挑战，但随着技术的进步和成本的降低，氢燃料电池车有望在未来的交通领域发挥重要作用，并为可持续发展作出贡献。未来，将有更多“氢”车走入百姓生活。

部分内容来源/《中国能源报》、21世纪经济报道、《科技日报》、《解放日报》、《华夏时报》等