零碳社会一直是人类追求的梦想。在氢气被发现以来，氢能源就曾被给予厚望，这种来源广阔、无污染、零碳排放的燃料，似乎是人类迈向清洁社会的一个终极武器。

氢能源真的有这样的实力，支撑人类社会向零碳排放发起最后的冲锋号角吗？

商业的嗅觉无疑是最为灵敏的。一方面是新的资本不断涌入，企图在氢能大范围商业落地前抢下先发优势；一方面是头部汽车企业早已着手相关技术的研发，如早在上世纪60年代，通用汽车就展开了氢燃料电池汽车及氢燃料储运的研究工作；另一方面，也已经有相关企业开始着手跨国布局，这其中最为知名的案例是丰田汽车与4家国有汽车集团及北京亿华通共同成立联合燃料电池系统研发（北京）有限公司，现代汽车甚至将氢燃料电池系统列为四大重点业务领域之一。

截至目前，在政府宏观政策的引导下，氢能源已经商业化布局，比如日本建立了世界上第一个氢能社区示范项目——北九州氢能社区，实现了氢能源的家用落地。在汽车领域，最受关注的莫过于氢燃料电池技术成果的进展。德国、法国先后实现了氢燃料电池出租车的规模化运营。就在不久前，一辆法国氢燃料电池出租车——丰田Mirai还刷新了燃料电池汽车单次加注燃料的行驶里程到1000公里，这大幅消解了人们对新能源车的出行焦虑。

尽管氢气并非最完美的燃料，但仍然有人坚信，氢元素可以以甲醇、甲烷等物质的形式得到存储及应用，这都进一步加宽了氢能的应用范畴。而相关政策也密集出台，促进氢能及氢燃料电池产业发展。此前，香橙会研究院统计，从2017 年至今，我国各地方政府发布的氢能和燃料电池产业相关政策文件累计达到 105 个，涉及全国 22 个省市。未来促进氢能及燃料电池汽车推广和发展的政策会越来越多。

未来，随着氢燃料电池关键技术的突破、产业链的不断完善，以及扶持政策的不断推出，氢能能否成为人类社会的主要能源形式之一？本期汽车月报，我们先通过两篇文章快速了解燃料电池系统的原理、在交通领域的定位和应用场景，再通过几个问题，看一看知友们对燃料电池相关问题的观点究竟是怎样的。希望通过本期汽车月报，让大家对燃料电池系统有更深入的、更辩证的认识。

本期汽车月报，我们将部分答主们对燃料电池领域相关的原理、技术进展、行业观察整理成刊，在本篇文章中，我们将答主们的部分观点进行摘录，如您还希望对燃料电池系统有更多、更深入的了解，不妨进入知乎，以「燃料电池」为关键字进行更深入的检索，与知友们一同探索。

>>> 燃料电池系统的优点及原理科普

@氢能源与燃料电池：

燃料电池有以下几大优点：

第一，发电效率高达 50%-60%，假如能够结合形成循环发电系统，其发电效率可高达 70%以上；

第二，相比传统的火力发电，燃料电池对环境的污染程度更低；

第三，燃料电池内部构件少，在运行过程中不会产生较大的噪声，一般噪声为 50dB-70dB。

燃料电池发电原理与原电池或二次电池相似，电解质隔膜两侧分别发生氢氧化反应与氧还原反应，电子通过外电路作功，反应产物为水；但与原电池不同的是，燃料电池中的反应物并非预先存储于电池内部，而是在发生反应时通入燃料气和氧化气反应后并排出生成物。因此，燃料电池并非能量存储装置而属于转化装置，在反应过程中其电极和电解质并未直接参与到反应中。

燃料电池发电需要有一套相对复杂的系统，除了燃料电池电堆外，还包括燃料供应子系统、氧化剂供应子系统、水热管理子系统及电管理与控制子系统等，其主要系统部件包括空压机、增湿器、氢气循环泵、高压氢瓶等，这些子系统与燃料电池电堆（或模块）组成了燃料电池发电系统，燃料电池系统的复杂性给运行的可靠性带来了挑战。

>>> 燃料电池系统与氢能产业的意义及应用场景辨析

@姚昌晟：

由于燃料电池汽车和混合动力汽车技术相似，且燃料电池的上游产业具有实力，日本在产业端有着强大的优势；另一方面，氢能作为重要的「二次能源」，无论是中东的石油、澳大利亚的煤矿，还是日本海的风都可以转化为氢气，这对于多元化日本的能源进口结构有着重要的意义，在福岛事故之前更是与核能发展路线相辅相成，因此上升到国家战略并不为怪。

从需求端来看，燃料电池技术的主要应用场景是中重载卡车、长途客车及大型乘用车，与纯电动车的场景并不冲突，且「替代」无从谈起。

从供给端看，中短期内氢燃料电池商用车的应用场景，或是在富氢地区的区域内应用，或是在公路运输主干线的应用（如北京-武汉-广州这样的公路运输大动脉）。

>>> 为什么这么多人看好氢燃料电池汽车？

@8与24 ：

从心理预期和环保方面考量，氢能源是一种好的解决方案。

首先，氢燃料汽车加氢速度可堪比燃油，不会有里程和时间的焦虑；

其次，氢燃料汽车能实现真正意义上的减少碳排放。

>>> 氢燃料电池的电动车前景如何，有哪些技术和政策的限制？

@朱玉龙：

对于燃料电池而言，目前最大的问题是没办法进行较大规模的应用。根据美国能源部最新数据，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（包括燃料电池电堆、高压储氢罐、升压变频器、电动机、动力控制单元等）成本为 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。

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。而就目前来看，国际上先进水平燃料电池的寿命是 5000 小时，部分电堆的寿命可能会更高一些，同一时期国内的燃料电池寿命仅是国际先进水平的一半左右。

@默默：

汽车厂商一般着重研究成本问题，而就目前而言，无论是加氢站还是氢能源汽车都不能普及，普及需要到 2030 年左右，且前期需要政府补贴。毕竟，对任何国家来说，氢社会的到来都是百利无一害的。

欧洲对氢能源补贴幅度较大，其中英国对加氢站建设成本补贴一半，对加氢站运营成本也补贴一半。可以看出，氢燃料电池汽车的普及程度需要依靠加氢站，德国计划建造 1000 座加氢站、日本也同样规划建造 1000 座加氢站。

氢燃料电池汽车目前主要的问题是需要进行成本控制，为降低成本，丰田采用的一些核心部件均是自己制造，同时在反应催化剂上不断寻找替代品或者减少金属铂的用量。

氢燃料电池和纯电动一定会处在共存的状态，通过分析国家的环境加以区别，比如日本国内用电紧张不适合使用纯电动，而美国多以插电式混合动力为主。

>>> 氢燃料电池汽车相比传统锂电池电动车，有哪些优劣势？

@张抗抗：

相对于传统燃油车，氢燃料电池车更具节能减排的新能源车属性。

减排。氢燃料电池的反应方程式非常简单，氢气+氧气→水。不仅没有氮氧化物等有毒气体，也没有二氧化碳。当然，这一点与电动车碳排放的争议相似，从全生命周期的角度来看，制氢是免不了有碳排放的。目前的主流观点是，即便是考虑 70%的火电，纯电动车的碳排放还是要优于燃油车，氢燃料电池车则与纯电动相当或更好。

可再生能源：氢能源最大的优势就是可再生，除了工业副产品制氢之外，还能通过煤制氢、利用谷电电解水制氢等，全生命周期的能源效率要优于汽油、柴油。尽管能源效率还不如汽油、柴油，但氢能源作为可再生能源，对石油对外依赖很强的中国、日本来说，依然是很有吸引力的选项。

和纯电动汽车相比，氢燃料电池车续航足、加氢快；和传统燃油车相比，氢燃料电池车又具有节能减排的属性。

@水心泉：

氢燃料以现有技术获取的便利性，可能比大家想象中的要更加方便，那就是——风力发电机。

众所周知，风力发电是清洁能源，但由于风的不确定性，这种清洁能源无法大规模并入到传统电网，如果风力发电机用作制氢，不仅突破了自身电力不可预知和持续性的缺陷，更为氢动力汽车能源带来了革命性突破的机会。只要有风力发电机的地方就可以利用一切时间来制氢，从根本上避免了环保产品背后的污染，甚至不需要运输，从而降低存储运输的成本。

所以，氢动力汽车才是汽车动力的最终形态，其不仅代表着环保、超高的可靠性、无低温之虑，更代表着更低的总使用成本的趋势。

>>> 目前新能源（锂电池）汽车行业已经前途渺茫了吗？氢能源汽车终将会取代锂电汽车吗？

@天马行空：

日系车和德系车在电池战略上出现了分歧。日系车企主攻燃料电池，丰田汽车走在最前端，已经有量产的燃料电池技术，本田汽车和日产汽车也在积极推燃料电池，辅以全固态电池的研发。而德系车企主攻金属空气电池和全固态锂离子电池，辅攻燃料电池。

以我个人的看法，氢能源不会成为移动交通的主流，但是一定有市场。丰田汽车内部技术报告，即使到 2050 年，氢能源占据的市场也只占丰田汽车的 5%，目前德系汽车没有大张旗鼓的氢能源计划，所以世界范围内的总量可以占到多少比例就更不好预测了。

@弗雷刘：

我觉得恰恰相反，锂电池仍然属于国民经济分类中明显还会继续往上走的一个门类，是中国产业升级发展的重点方向，汽车行业电气化的已经明确的主要发展方向。反观燃料电池，目前发展状态只相当于中国的动力电池行业起码 5~10 年前的状态，而且未来发展前景其实是要打一个问号的。

@Justin：

路线已经制定好，短期内不会调整，补贴退坡只是把一班投机分子淘汰出局，也是意料之中，竞争到最后肯定就剩三到四家核心企业。这前十年的投入，使得锂电是目前商用可行性最高的方案，除了内燃机， 10 年内锂电会逐渐成为主流，而中长期规划，我国走的是一条跟日韩欧美等国不一样的路线—— 「电电混合」氢能源路线，这条路线根据自身情况定制，目测会有不错的出路。

>>> 未来新能源汽车究竟是电能还是氢能的天下？

@张抗抗：

从技术角度来说，氢燃料电池汽车与混动车、纯电动车的渊源很深。如果一个企业只专注于氢燃料电池汽车，从不储备任何混动技术，需要警惕的问题是，如何让燃料电池来驱动车呢？

其实，外行人在争论目前是应该发展纯电动，还是发展氢燃料电池技术时，行业技术人员从未将其放在对立面，反而是「水乳交融」。

@默默：

没有绝对的取代，只有局部环境的适配。

这个世界上本身就不单纯是电能和氢能的竞争，美国的页岩气，欧洲的天然气，各有各的优势，最终取决于哪种优势更适合自己。

@李梦晨：

从结构上看，氢燃料电池汽车的本质是一台电动车。其中，氢燃料电池起到了增程器的作用，可以解决纯电续航里程短的问题，而且加氢更快，所以电动车补电也更快。

不过，时代在发展，纯电动车的短板问题正在被补齐。电池能量密度在提升，续航里程越来越长；充电桩也在快速普及，快充模式的体验也很好，所以，补电也不是问题。

当充电桩也被纳入新基建的时候，我们有理由相信，电动车该担忧的事情越来越少了。

未来十年里，能源一定是多元共生的状态，但主次还是会有所区分的。电动车在未来十年会逐渐从「又不是不能用」过渡到「能用」，而燃料电池汽车的目标则是从「不能用」变成「又不是不能用」。大家比赛的是谁「能用」的步伐更快，谁先能攻破大规模应用的核心难题。

在不同的场景下，总会有最优的选择。纯电动汽车无疑是可预见时期的阶段性胜利者，而理论上更有优势的燃料电池汽车也不应被放弃。

>>> 未来的新能源汽车究竟是纯电动、混合动力还是燃料电池汽车的天下？

@鱼非鱼：

混合动力、纯电动（ Battery Electric Vehicle ）、燃料电池（ Fuel Cell Vehicle ），这几种新能源汽车技术，到底哪一个会成为未来的主流，绝不仅仅是「哪一个是最适合的汽车技术」那么简单。这个问题牵扯到配套基础设施、各主要市场政府的政策、能源开发冶炼的技术、核电的未来前景，民众对核电的态度、电网的发展、自动驾驶技术的发展、电池的技术、新的化石能源的发现甚至是国际政治的走向等诸多问题，变数实在太大，到底谁能胜出？即便是做新能源政策研究这行的专家，也无法给出确定的答案。

@李铁皮：

燃料电池由于受当前高额补贴的庇佑，在中国依然很热，但在电堆技术尚未突破，关键辅件严重缺失的情况下，让人感觉 「虚火」太旺。可实事求是的说，除了与锂电池存在相似的资本过热问题，燃料电池还面临两个现实难题：人才荒和自动化生产线缺失。国内乘用车方面，一直迟迟未得显著突破的燃料电池车又不得不面对来自「特斯拉」之流的强力竞争。

可以预见的是，乘用车市场将很快会见分晓。而燃料电池的机会，将会越来越聚焦在商用车，如大巴、物流车、叉车和重卡等，而这其中有些已经被证明是成功的。

中国的燃料电池车不缺「演练场」，节能与新能源汽车项目组专家制定的新能源汽车中国模式也很符合中国实际。但资本只逐利，它不愿看到我们最紧迫、最需要投入的地方，而我们的技术又总在拖后腿。从导入期到成长期，整个产业仍需要政策和上下游企业与机构的共同扶持，燃料电池比锂电池技术优势明显，但问题更多也更棘手。动力电池和燃料电池不是谁生谁死的关系，或许和汽油车与柴油车这种关系更相近。未来谁率先突破，仍需要时间的考验。

@一个kebab：

长期来说，纯电动/燃料电池必然是新能源的终极发展方向，这个问题从来就没人质疑过。而乘用车因为行驶路径不固定，能耗较低，对续航的要求相对短，所以目前相对成熟的锂电是具有绝对优势的技术方向。而商用车正好相反，行驶路径相对固定，能耗高，大多做长途运输，直接将技术路线指向燃料电池。

而在最终实现纯电动或者燃料电池的普及之前，新能源车会有相当长的时间被混合动力车占据大部分市场。

>>> 为什么日本韩国大力研发氢燃料电池，中国就也搞，是跟风吗？ 为什么美国与欧洲没什么动静呢？

@周卫东：

每个国家都会按照自己的能源战略，规划和推动汽车工业的发展，当然，也会考虑汽车工业的技术基础，选择几条切实可行的路线，而不是「把鸡蛋放在一个篮子里」，齐头并进，朝着最终的能源目标努力。

中国对于新能源汽车的选择是三条腿走路：纯电、插混和氢燃料电池车，一只手补贴，一只手交给市场。消费者和汽车公司，其实都是被「推下河，摸着石头过河」。

@张抗抗：

跟风这个词，似乎暗示着：中国在技术上本来就落后，想弯道超车本来又很难；现在又缺乏战略定力，怕不是要被日韩「忽悠瘸了」？到底行不行呢？

其实，回顾过去十年的中国新能源战略，执行得非常坚定且有效果，是绝不可能随随便便被带偏的。

那中国为啥要「跟风」呢？ 要从两个角度来思考：

第一，中国的新能源技术路线中，本来就有氢燃料电池技术，而不是突然加上去的。

第二，日韩的氢能战略需要中国的配合，而中国愿意配合日韩的氢能战略。这个事情，本质上和几年前「中道崩殂」的中日韩自由贸易圈很像。只不过，一个是货币一体化，一个是能源一体化。

@苏打绿的方向盘：

汽车大厂都是把「鸡蛋」放多个篮子里面， 48V 、混动结合一步一步发展，燃料电池也在暗中布局，如果最后放弃了电动汽车，指不定哪一天燃料电池突破了，还能继续发展。

现在中国燃料电池汽车研究热潮已经过去了，但是还是有很多人默默继续坚持，大化所还是中国燃料电池技术的象征。不管以后纯电动汽车会不会一统江湖， FCV 永远是汽车发展历史上的重要一笔。

>>> 日产宣布停止氢燃料电池，氢能源真的行不通吗？

@张抗抗：

日产汽车选择停止氢燃料电池是非常正常的企业战略决策，非常合乎逻辑：

1. 竞争战略上：追赶者要选择不一样的技术路线；

2. 企业风格上： Zero Emission 日产纯电、 VC-Turbo 超变擎、 e-POWER混动，都是「大开脑洞」的技术；不走常规路，是日产汽车的风格，一时也变不了；

3. 资源投入上：同时发展了纯电、发动机、混动，再搞氢燃料电池，实在发展不动了。

@何先生：

并不是氢能源不行，是氢能源用在乘用车上还不行。

乘用车空间小，成本高，都不适合氢燃料，加氢站如果要像加油站一样的建设，成本真是太大了，所以对于乘用车来说，有点难。

但是用在商用车上，氢能源还是有前景的。

@Johnny Durn

日本作为非五常国家，在全球能源领域的话语权非常低。

这方面和日系汽车借着两次石油危机成功进入美国市场有关。早期的美国本土汽车热衷于 V6 、 V8 等大排量全尺寸车型，并且受益于当时美元-黄金体系的强大购买力，让美国消费者在汽车领域赚足了便宜。即便后来美国吸取了石油危机的教训，通过海湾战争等一系列操作，把美元和石油绑定在了一起，也摆脱不了曾经享誉全球的汽车之城底特律的衰败。美国车企的研发和生产纷纷搬离美国。在这件事情上吃过的亏，美国这种依靠霸权主义生存的国家，必然要控制住每一次能源革命。

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