燃料电池和氢电池_ 氢燃料电池走下神坛 能否与锂电池并驾齐驱飞入百姓家？

日前有报道称，2019年有望正式实施氢燃料电池汽车“十城千台”推广计划，其中北京、上海等多个主要城市有望成为发展城市。 除了氢燃料电池的热量在上升之外，随着国家相关奖励政策的出台，氢能是否会成为固体电池以外的技术路线？

其实，很多汽车行业相关人士都主张现在的新能源汽车不是我们想象的零排放。 其中，三元锂电池的原料开采和后期组装会给环境带来污染，但从电力构成来看，火力发电站仍然占发电量的大部分。 后期新能源汽车报废后，其电池回收处理也给环境带来影响。 因此，很多人说现阶段的新能源汽车不是“新能源”。

从批量生产的氢能汽车来看，其综合持续时间在600-700公里之间，能源转化率高达60—80%，具有只排放未污染的水、加油时间短、维修质量轻等优点。 因此，氢被认为是人类社会的终极清洁能源。

从国内2018年发表的新能源补助政策来看，以氢燃料电池为补助对象，无论是汽车企业还是政策指导，都不希望在另一条新能源路线上对手过多。 从市场来看，国内氢燃料电池的研究开发已经突破，接近批量生产。

最近，中国科技大学对氢燃料电池开发了新的催化剂，有望解决氢燃料电池的一氧化碳“中毒休克”危机，延长电池寿命，大幅扩大电池使用温度环境，弥补固体能源电池对环境温度的影响，是寒冷北方的有利信息。

既然氢能的优越性如此之多，为什么会向固体能源电池的路线败退呢？

氢电池是否会迅速崛起

为了理解这个问题，我们必须从氢燃料电池的根源开始。 其实氢燃料电池汽车( FCEV )早在1893年就提出了技术路线，在长期发展中，由于价格和材料问题，氢燃料电池一直不能大量批量生产，直到2015年，丰田才推出首款批量生产汽车miri，从而打开了氢能源市场的道路。

很多人认为氢燃料电池因成本问题市场化困难，特别是燃料电池内部采用的铂元素，从燃料电池使用量来看，100kW的燃料电池系统中使用的铂含量为41.67g。 按500元/g计算，成本约为20833元，与50万左右的燃料电池汽车相比，催化剂和质子交换膜不是市场化的阻碍因素。

我们通过调查发现，制约氢燃料电池汽车发展的关键正是氢的输送。 氢气的生产不像我们想象的那样通过电解得到，而是通过石油、煤、乙烯等原料处理得到的副产物，成本极低。 中石化资料显示，每年200~300万吨，成本20元~30元/吨，氢燃料电池汽车供气量约6-7Kg，持续时间达到600-700公里，其成本优势令人惊讶。

但是，由于产地与使用地距离的问题，氢输送成为一大问题，氢具有非常特殊的现象——氢脆，压力超过一定的压力和温度时，氢会逃逸到金属中，导致金属材料脆化，因此不能用普通的钢瓶输送。 另外，加氢站的建设成本极高，这也提高了氢的价格。

从丰田Mirai的燃气成本来看，其价格约为39元/kg，其中氢气成本约为45%，运输成本约为20%以上，特斯拉莫德尔100公里的耗电量为20kwh，约为16元。 氢气运输成本高，成为制约氢燃料电池发展的障碍。

固体能量电池瓶颈

与氢燃料电池相比，锂电池的原料和产业链都非常成熟，大量生产表明了成本的优势，而且技术难度低。

但是在新能源补贴政策的压倒下，固体能源电池开始面临发展的瓶颈，其能源密度的提高开始面临更大的困难，勉强徘徊在政策边缘。 以松下和特斯拉共同发表的21700个NCA电池为例，其单体能量密度接近300Wh/kg，但国内的电池企业是基于NCM架构制造的NCM811电池，其能量密度仅为250Wh/kg。 另外，随着单体密度的提高，热稳定性变差，充放电膨胀气体等问题变得显着。

虽然可以通过电池管理系统进行控制，但也可以看出三元锂电池的发展在减慢。 另外，所期待的石墨烯电池技术也无法突破，只要继续增加电池的数量就能提高持续性的发展路线已经显示出发展的局限性。

最后写

氢燃料电池是否能够规模化普及，其中有政策和资本市场的推进，三元锂电池的发展有时会放缓，但氢燃料电池具有供油时间和温度工作区间等优势，在寒冷的北方和充电不便的地区，只能作为电动汽车的有效补充。 但氢燃料电池汽车刚刚通过起跑线，预计将来的发展是可以期待的。