近期，特斯拉首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克又再次表達(dá)了對(duì)氫能源的不滿。在5月10日英國(guó)金融時(shí)報(bào)汽車未來峰會(huì)上，馬斯克在接受媒體采訪時(shí)表示：“我可能被問及關(guān)于這個(gè)問題的次數(shù)超過了100次、200次，但是我還想讓你們明白，把氫氣當(dāng)做儲(chǔ)能手段簡(jiǎn)直是最愚蠢的想法?！?/p>
隨后他還向記者解釋道：“氫能源被國(guó)際能源署描述為“多功能能源載體”，具有多種應(yīng)用，可以部署在工業(yè)和運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。2019年，IEA表示，氫氣是“儲(chǔ)存可再生能源能源的主要選擇之一，看起來有望成為數(shù)天，數(shù)周甚至數(shù)月存儲(chǔ)電力的最低成本選擇。但是當(dāng)前通過電解獲得氫氣的效率低得可憐，目前大部分氫氣生產(chǎn)都是基于化石燃料，這并不是環(huán)保的選擇?！?/p>
其實(shí)馬斯克的解釋也并非毫無道理，其提到的氫氣獲取難題，還有存儲(chǔ)、能源轉(zhuǎn)化等都是問題，那么氫能源真的就如同馬斯克說言一無是處嗎？我國(guó)氫能源行業(yè)現(xiàn)狀如何？氫能源汽車還能得到應(yīng)用嗎？
氫能源被各個(gè)寄予厚望的原因主要有兩個(gè)，一是氫能源是可再生的清潔能源，氫是宇宙中分布最廣泛的元素，構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的 75%。氣態(tài)形式的氫氣可從水、化石燃料等含氫物質(zhì)中制取，并通過物理與化學(xué)變化過程存儲(chǔ)或釋放能量，因此被IEA譽(yù)為“儲(chǔ)存可再生能源能源的主要選擇之一”、“最清潔的可再生能源”，同時(shí)也被多國(guó)視為能源革命的鑰匙。
二是氫能源的能量密度與相對(duì)安全性高于其他燃料。其能量密度是汽油的 3 倍有余；其使用裝置的使用效率高，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的 2 倍；其反應(yīng)產(chǎn)物是水，排放產(chǎn)物絕對(duì)干凈，沒有污染物以及溫室氣體排放；安全性相對(duì)可控，引爆條件比汽油更為嚴(yán)苛。
但尷尬的是，當(dāng)前的氫能源并不符合預(yù)期。首當(dāng)其沖的便是制氫問題，目前制氫主要途徑包括化石燃料制氫、光電解水和先解水制氫三類，其中化石燃料制氫斱法無法擺脫對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，還會(huì)造成環(huán)境污染。而電解水制氫需消耗大量電能，且效率只有50-70%；最后光電解水制氫是理論上最理想癿制氫技術(shù)，近年來，各國(guó)光電解水制氫研究成果及示范項(xiàng)目在不斷涌現(xiàn)，但還未達(dá)到規(guī)?；茪涑潭?。目前，全球氫氣生產(chǎn)原料以化石燃料為主，占全球氫氣產(chǎn)量的96%，僅有4%來自電解水。
其次便是氫能源所面臨的價(jià)格問題。在制造環(huán)節(jié)，電費(fèi)成本是目前制氫總成本的主要構(gòu)成。以目前的價(jià)格初步測(cè)算，0.5 元/kWh 的電價(jià)下，堿性電解水和 PEM 電解水制氫的成本分別為 28 元/KG 和 37 元/KG。而在加氫站的建設(shè)上成本同樣不低，目前建設(shè)一個(gè)35MPa，500kg/d固定式加氫站的投資成本約為1500-2000萬元，政府補(bǔ)貼300-500萬元不等，按照當(dāng)前氫氣的價(jià)格，每天約加注400輛氫燃料汽車可以實(shí)現(xiàn)收支平衡，但氫氣的成本目前根本無法降至 40元/kg以下，氫氣能源較之傳統(tǒng)汽油就沒有成本優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而形成一個(gè)惡性循環(huán)。
最后便是我國(guó)氫能源產(chǎn)業(yè)鏈雖完整，但許多技術(shù)仍未實(shí)現(xiàn)獨(dú)立自主。一個(gè)典型的加氫站由制氫系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、儲(chǔ)存系統(tǒng)、加注系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成，目前作為將氫源加壓注入儲(chǔ)氫系統(tǒng)的核心裝置——壓縮機(jī)的核心部件仍需進(jìn)口，而稱氫氣加注機(jī)、儲(chǔ)氫罐這些也均未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，所以當(dāng)氫能源即便再好它也無法大規(guī)模應(yīng)用。
其實(shí)馬斯克diss氫能源還有一點(diǎn)原因他并沒有說出來，那就是馬斯克是全球最大的電動(dòng)汽車品牌特斯拉的老板，而氫能源汽車與電動(dòng)汽車本質(zhì)上是其競(jìng)品，兩者最大的區(qū)別在于電池上。
氫能源汽車使用的是燃料電池，其相較于常見的動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，其包括整車控制系統(tǒng)、燃料電池電堆、輔助電源系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與控制系統(tǒng)五大核心部件，其中燃料電池電堆是燃料電池的重中之重，是燃料電池系統(tǒng)最為核心的部件，也是價(jià)值量最高的環(huán)節(jié)。據(jù)悉，電堆是燃料電池系統(tǒng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，由多個(gè)單體電池以串聯(lián)方式層疊組合而成。氫氣與氧氣通過一定比例分別通入電堆的陽(yáng)極與陰極，化學(xué)反應(yīng)生成水與電能。電堆的質(zhì)量決定了燃料電池系統(tǒng)整體的功率密度。
而單體電池則是由雙極板與膜電極(催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙/碳布)、密封墊片、集流板和端板組成。若干單體之間嵌入密封件，經(jīng)前端與后端板壓緊后用螺桿緊固拴牢，即構(gòu)成燃料電池電堆。單體電池中，膜電極催化劑的催化性能、質(zhì)子交換膜的傳導(dǎo)性、碳紙/碳布的氣體擴(kuò)散性能，以及雙極板的導(dǎo)電性等均是決定單體電池功率密度及效用的關(guān)鍵因素；同時(shí)，單體電池的一致性也決定了電堆的穩(wěn)定性與可靠性。
目前，國(guó)內(nèi)電堆近年通過自主研發(fā)以及技術(shù)引進(jìn)的方式，正逐步實(shí)現(xiàn)燃料電池電堆的國(guó)產(chǎn)替代，但國(guó)外電堆整體性能優(yōu)于國(guó)內(nèi)廠商，可即便是在燃料電池最為發(fā)達(dá)的德國(guó)與日本，氫能源汽車的產(chǎn)量也是少得可憐。而在國(guó)內(nèi)，根據(jù)中汽協(xié)公布的數(shù)據(jù)顯示，2021 年 1-3 月，燃料電池汽車產(chǎn)銷分別完成 104 輛和 150 輛，不足電動(dòng)汽車的零頭，究其原因還是在于氫能源汽車仍處于發(fā)展初級(jí)階段，要與電動(dòng)汽車競(jìng)爭(zhēng)也是10年后的事了。
