2019年的氫能源輿論宣傳沸反盈天。有媒體說：電動(dòng)車和氫能源車都是國家戰(zhàn)略，是互補(bǔ)不是替代。也有媒體說：氫能源是國家戰(zhàn)略，中短期大力發(fā)展電動(dòng)化，未來長線規(guī)劃氫能源。還有媒體說：氫能作為一種綠色、高效、安全、可持續(xù)的二次能源，被視作21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?。氫能源真的是高效綠色安全的嗎？
我們將從氫/電生產(chǎn)制備，運(yùn)輸加充，氫/電車的成本壽命，氫/電電池廢舊處理四個(gè)產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)論述對比氫能源車和電動(dòng)車的整體能效。讓大家看清楚氫能源車相對于電動(dòng)車簡直是一無是處！
一、氫/電的生產(chǎn)環(huán)節(jié)對比
氫氣最大的用量是用在合成氨，世界大約60%的氫是用在合成氨上，我國的比例更高。為了改善環(huán)境的要求，目前對汽、柴油的質(zhì)量要求在不斷提高，煉油過程的加氫裂化和加氫精制過程，也需要應(yīng)用大量的氫氣，還有許多其他工業(yè)需要用氫?；ぶ卣冗^程副產(chǎn)的氫氣是遠(yuǎn)不夠現(xiàn)有工業(yè)用氫。要全面發(fā)展氫能源車就得重新建造煤制氫廠或者水電解氫廠。
氫氣是二次能源，它的生產(chǎn)必須通過一次能源化石燃料加電能，或者水加電能來獲得，再就是化工副產(chǎn)品。目前1標(biāo)方氫氣的成本大約是0.6-3.5元。
電能同樣是二次能源，但是離開了電，氫氣是無法產(chǎn)生的。我國火力發(fā)電2018年占全國發(fā)電總量的73.23%，其次是水電16.24%，核電4.33%，風(fēng)電4.79%，太陽能1.32%。1度電的上網(wǎng)電價(jià)大約在0.2-1.1元之間。
我國目前加氫站每標(biāo)方氫氣價(jià)格大約在4-6元，氫燃料電池轎車大約能行駛8公里左右，每公里氫氣成本大約是0.6-0.9元。
我國目前停車位的充電樁充一度電的價(jià)格大約在0.4-1.2元之間，電動(dòng)車大約能行駛7公里左右。每公里電費(fèi)成本大約是0.06-0.17元。二者相差近十倍。
2018年我國全年發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)為3862小時(shí)，1年有8760小時(shí)，去除檢修等其他因素機(jī)組可以有效利用7500多小時(shí)?？梢娢覈壳鞍l(fā)電廠裝機(jī)有50%的產(chǎn)能閑置。我們不好好的直接利用電能，充分發(fā)揮發(fā)電廠的現(xiàn)有資產(chǎn)價(jià)值，卻重新再花錢去建設(shè)制氫工廠生產(chǎn)和電能一樣的二次能源。還需要經(jīng)過高損耗運(yùn)輸（儲(chǔ)存和運(yùn)輸巨大危險(xiǎn)爆炸性的風(fēng)險(xiǎn)），到了最終用戶端，已經(jīng)是電能價(jià)格的十倍。
為了防止燃料電池催化劑中毒，用于氫燃料電池車的氫氣純度必須在99.97%以上，同時(shí)對于氫氣中其它氣體雜質(zhì)的含量也劃分了嚴(yán)格的界限。而氫氣提純設(shè)備我國基本采用進(jìn)口設(shè)備。
二、氫、電的輸送加充對比
氫氣的運(yùn)輸主要是氣態(tài)、液態(tài)下通過儲(chǔ)氫容器裝在車、船運(yùn)輸，用量大時(shí)可采用管道輸送。長管拖車是國內(nèi)最普遍的運(yùn)氫方式，但由于氫氣密度很小，而儲(chǔ)氫容器自重大，所運(yùn)輸氫氣的重量只占總運(yùn)輸重量的1-2%。當(dāng)運(yùn)輸距離為50km時(shí)，氫氣的運(yùn)輸成本約為5元/kg。距離500km時(shí)運(yùn)輸成本約為20元/kg。
低溫液態(tài)氫儲(chǔ)運(yùn)裝備（大容積液氫球罐、液氫運(yùn)輸及加注設(shè)備）、高壓氣態(tài)氫儲(chǔ)運(yùn)裝備（車載高壓氫氣瓶、固定高壓儲(chǔ)氫容器）我國與國外存在差距，關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口。儲(chǔ)氫新材料我國與國際先進(jìn)水平存在更大的差距，國內(nèi)大多處于研發(fā)試驗(yàn)階段。
氫氣管道輸送，由于管材易發(fā)生氫脆現(xiàn)象（即金屬與氫氣反映而引起韌性下降），從而造成氫氣逃逸，因此需選用造價(jià)很高的含炭量低的材料作為運(yùn)氫管道。氫氣管道的造價(jià)是天然氣管道造價(jià)的兩倍以上。氫脆對氫氣儲(chǔ)存、運(yùn)輸容器及輸送管道都具有氫腐蝕，有氫脆階段和氫浸蝕兩個(gè)階段。因此影響容器和管道的使用壽命。
含20%體積比氫氣的天然氣-氫氣混合燃料可以直接使用目前的天然氣輸運(yùn)管道無需任何改造，這也是日本發(fā)展氫能源車的一個(gè)重要原因。日本是一個(gè)資源匱乏的島國，2018年前一直是世界第一大天然氣進(jìn)口國，至今還是LNG第一進(jìn)口國。天然氣發(fā)電廠的裝機(jī)容量世界第一。因此，日本有完善的天然氣輸送管道。氫燃料是一種完全脫碳的高能燃料，日本依靠戰(zhàn)略盟友澳大利亞的褐煤制氫。日本本土火力發(fā)電和核能發(fā)電都沒有可持續(xù)性。發(fā)展氫能源這是資源匱乏的小國日本的無奈選擇。
我國的電力是無可爭議的全球第一。無論是發(fā)電還是輸配電，其效能和規(guī)模都是世界最領(lǐng)先的。我國電網(wǎng)已近遍布全國的各個(gè)角落。電動(dòng)車的電能輸送損耗，從發(fā)電廠到充電樁的損耗大約為10%。最重要的是這些都是現(xiàn)成的，已經(jīng)建設(shè)完備。充電樁的成本已可以忽略不計(jì)的設(shè)置在停車場的停車位上。以后可以利用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行場區(qū)容量分配錯(cuò)時(shí)充電，避免電力線路的增容改造費(fèi)用問題。
加氫站：目前日加氫量500kg的35MPa加氫站的建設(shè)成本在1200萬（不含土地），其中設(shè)備成本約占百分之八十。加氫站系統(tǒng)的三大核心裝備為氫氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)和氫氣加注機(jī)，氫燃料電池汽車壓力為70兆帕，但加氫站使用的壓力是35兆帕，所以加氫非常困難，目前我國加氫站仍無法按照國際標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)3-5分鐘快速加氫，達(dá)不到商業(yè)化運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)。即便在國外的70兆帕的加氫站實(shí)際加氫也需要5-7分鐘。但下一個(gè)司機(jī)必須再等20分鐘，這樣儲(chǔ)氫罐中才能形成足夠的壓力來供應(yīng)氫。壓縮到70兆帕的高壓，需要?dú)錃鈮嚎s機(jī)消耗很高的電量。這也是導(dǎo)致終端氫氣價(jià)格高昂的因素之一。
加氫站的核心設(shè)備都是純進(jìn)口設(shè)備。我國對燃料電池加氫站予以400萬元/站的補(bǔ)貼，地方補(bǔ)貼不低于300萬元/站。這等于大部分補(bǔ)給了國外設(shè)備廠家。泵和壓縮機(jī)這些精密機(jī)械設(shè)備，技術(shù)進(jìn)步非常慢，跨越和代替國外產(chǎn)品需要幾十年的時(shí)間。
有人用建設(shè)充電站需要300-500萬元和1000萬元的加氫站對比，我國目前私家電動(dòng)車基本不會(huì)去充電站充電。停車場到處都是幾乎可以忽略成本的充電樁。為何不好好發(fā)展利用國家現(xiàn)成的電網(wǎng)資源，卻硬要重新花費(fèi)巨額資金建設(shè)無效損耗巨大、爆炸風(fēng)險(xiǎn)的商業(yè)加氫站。
氫能源的大量使用將會(huì)造成氫氣較多的逸散，而氫的還原性強(qiáng)，極易與臭氧層中的臭氧發(fā)生反應(yīng)，將造成更大的臭氧空洞，危及人類的生存環(huán)境。氫氣與壓縮天然氣、液化天然氣甚至液化石油氣相比，氫氣的爆炸極限更大，危險(xiǎn)性也更高。2019年5月，韓國的一個(gè)氫燃料儲(chǔ)存罐發(fā)生爆炸，造成了在場人員傷亡。9月，一家韓國化工廠發(fā)生了氫氣泄漏引發(fā)的大火，造成了人員燒傷。這使得氫能源安全性在韓國群眾心中受到質(zhì)疑；2019年6月，美國加州圣塔克拉拉的一家化工廠的儲(chǔ)氫罐泄露爆炸，導(dǎo)致當(dāng)?shù)貧淙剂想姵剀嚨臍涔?yīng)中斷。同月在挪威一家加氫站發(fā)生爆炸，導(dǎo)致人員受傷。這四事件一共造成2死11傷，日本豐田和韓國現(xiàn)代已經(jīng)停止了氫燃料電池汽車在日本、韓國、挪威的銷售。
三、氫燃料電池和動(dòng)力電池對比
氫燃料電池車是一個(gè)發(fā)電裝置，是將氫氣內(nèi)含的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，其效率為30-50%。而動(dòng)力電池是一個(gè)儲(chǔ)能裝置，其效率為90%以上。氫燃料電池的效率比動(dòng)力電池低40-60%。
氫能是二次能源，必須來源于一次能源 電能或者水 電能而產(chǎn)生。由圖一可知：
1公斤煤通過煤制氫運(yùn)輸?shù)郊託湔驹儆玫綒淙剂想姵剀?，能行?.62公里?？傂蕮p失為155%；
1公斤煤發(fā)電后再水電解制氫后到加氫站用到氫燃料電池車，能行駛3.11公里，總效率損失為215%；
1公斤煤發(fā)電后電網(wǎng)輸送到充電樁充到電動(dòng)車，能行駛22.7公里?？傂蕮p失為65%。
電動(dòng)車的能源效率利用，比氫燃料電池車高出95-150%。行駛里程電動(dòng)車更是高出36倍。
氫能源被譽(yù)為高效的無污染的綠色能源，如果應(yīng)用到商業(yè)的燃料電池車上，那相對于電動(dòng)車的電能，氫能源就是一個(gè)渣渣。
用氫燃料電池的發(fā)電裝置和電動(dòng)車的儲(chǔ)能電池裝置的能量密度來比較二者的動(dòng)力性能，這就好比關(guān)公戰(zhàn)秦瓊。我們用功率質(zhì)量里程來比較二者的動(dòng)力性能的優(yōu)缺，這樣才能真實(shí)的體現(xiàn)出二者乘運(yùn)實(shí)用性的優(yōu)劣。
氫燃料電池車豐田Mirai外形尺寸為4890/1815/1535mm，總重量1850kg。最大功率114kW。可行使502公里。
氫燃料電池車現(xiàn)代NEXO163外形尺寸為4670/1860/1630mm，總重量1814kg。最大功率118kW。可行使570公里。
電動(dòng)車比亞迪唐EV外形尺寸為4870/1950/1725mm，總重量2295kg。最大功率前180 后180kW?？尚惺?00公里。
電動(dòng)車特斯拉ModelX外形尺寸為5037/2070/1684mm，總重量估計(jì)2000kg。最大功率前202 后285kW?？尚惺?50公里。
同等級車型續(xù)航里程基本相同的情況下，氫燃料電池車的動(dòng)力性能不到電動(dòng)車的50%，差距巨大。
燃料電池技術(shù)專利申請量中排名前10位的企業(yè)中，日本企業(yè)占了7席，其中整車廠包含豐田、本田、日產(chǎn)，美國僅通用占1席。豐田體系的公司將48.6%的技術(shù)壟斷在自己的手中。氫燃料技術(shù)我國沒有優(yōu)勢，氫燃料電池的制造方面，如燃料電池堆、車載供氫系統(tǒng)的技術(shù)同國際先進(jìn)水平同樣在較大差距，膜電極、質(zhì)子交換膜、雙極板、低鉑催化劑、碳紙、空氣壓縮機(jī)、氫氣循環(huán)泵、70MPa氫瓶等關(guān)鍵零部件仍主要依賴進(jìn)口。如果我們大力補(bǔ)貼發(fā)展氫燃料電池車，那就是為國外廠商做嫁衣。
而純電動(dòng)汽車的區(qū)域?qū)＠麛?shù)量中國領(lǐng)先其他國家，數(shù)量占絕對優(yōu)勢。其次是才是日本、美國。我國在電動(dòng)車的制造應(yīng)用方面基本處于整體領(lǐng)先地位。國內(nèi)氫燃料電池技術(shù)與國際形成了代差，以引進(jìn)技術(shù)為主。這恐怕又要走和我國傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車一樣的舊路。
氫燃料電池系統(tǒng)占整車價(jià)格的50%，而電動(dòng)車的電池系統(tǒng)占整車價(jià)格的40%，氫燃料電池的成本8000元/kW，而電動(dòng)車電池的成本只有約1000元/kW。價(jià)格差距8倍，氫燃料電池車沒有市場競爭的價(jià)值優(yōu)勢。
氫燃料電池電堆成本超過整車的一半，而電堆中膜電極成本最高，膜電極中催化劑占成本最高，高達(dá)35%！質(zhì)子交換膜是燃料電池商業(yè)化進(jìn)程中的主要阻礙之一，就是貴金屬催化劑價(jià)格高昂。根據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，如果以現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行燃料電池汽車商業(yè)化，每年車用燃料電池對Pt資源的需求高達(dá)1160噸，遠(yuǎn)超過全球Pt的年產(chǎn)量(2015年178噸)。
在自然界鉑金的儲(chǔ)量比黃金稀少，鉑金總儲(chǔ)量約為1.4萬噸。我國現(xiàn)目前查明總儲(chǔ)量324噸，占世界現(xiàn)已查明總儲(chǔ)量的0.46%，世界礦山鉑金年產(chǎn)不足200噸，我國年產(chǎn)鉑族金屬20噸，而我國年需求140噸。中國大部分花高價(jià)從俄國和南非大量進(jìn)口。這個(gè)鉑就是瓶頸，完全沒有規(guī)?；蟪杀緶p少的效應(yīng)，反而需求越多越貴。
1839年英國威爾士科學(xué)家威廉·格羅夫發(fā)明了燃料電池。1860年法國人普朗泰發(fā)明了充電電池。1881年，法國制造了世界第一輛鉛酸可充電電池的電動(dòng)三輪車。1885年視為汽車誕生年。1968年通用汽車公司生產(chǎn)了世界上第一輛搭載氫燃料電池的汽車。1996年豐田公司研發(fā)出的第一輛質(zhì)子交換膜燃料電池汽車。2014年豐田量產(chǎn)了世界上首臺(tái)氫燃料車型mirai。燃料電池是最古老的電池，比蓄電池的歷史還要悠久。一百八十多年都沒超越蓄電池，想要在短期內(nèi)降低催化層的鉑載量而降低成本，而大面積商用鉑金屬會(huì)越來越貴，此消彼長之間降低成本的可能性幾乎不會(huì)存在！
電動(dòng)車電池最好、最普遍運(yùn)用的是三元電池和磷酸鐵鋰電池。與傳統(tǒng)汽車和氫燃料電池車相比，我國掌握發(fā)展充電電池技術(shù)的重要資源遠(yuǎn)比跨國公司多得多。鋰原等材料價(jià)格會(huì)保持相對平穩(wěn)和自主優(yōu)勢。
氫燃料電池的壽命問題，目前國際先進(jìn)水平的燃料電池壽命是5000小時(shí)，部分電堆的壽命可能更高一些，而國內(nèi)水平只有2000-3000小時(shí)。目前國內(nèi)電動(dòng)車電池承諾8年或15萬公里的質(zhì)保。深圳投放的比亞迪e6純電動(dòng)出租車?yán)^創(chuàng)造單車?yán)塾?jì)行駛50萬公里后，續(xù)航里程仍超過285公里。特斯拉Model S電動(dòng)汽車目前創(chuàng)下的最高行駛里程為90萬公里。
發(fā)展氫能源電池車的另一個(gè)輿論就是動(dòng)力電池的技術(shù)發(fā)展遇到了瓶頸。而特斯拉稱明年就會(huì)推出能使用到160萬目標(biāo)的全新電池組。近日特斯拉的電池研究伙伴Jeff Dahn所在的實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了一篇論文，介紹使用壽命超過160萬公里的電池。
新電池主要研究單晶鎳金屬氫化物(NMC三元電池)／人工石墨電池技術(shù)，以及電解質(zhì)添加劑ODTO，聲稱能提高提高電池的性能和壽命，同時(shí)降低成本。其中電池陰極還是以鋰為主。
動(dòng)力電池90萬的行駛公里數(shù)，已經(jīng)足以滿足任何承運(yùn)車的需求。動(dòng)力電池遇到技術(shù)瓶頸一說，根本就站不住腳。
四、氫燃料電池和動(dòng)力電池廢舊處置對比
目前我國部分先進(jìn)的拆解回收線已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化拆解，下一階段也將會(huì)不斷地向智能化拆解的方向邁進(jìn)。政策引導(dǎo)是鼓勵(lì)先梯次利用、再拆解再生回收處置，以充分發(fā)揮廢舊電池的經(jīng)濟(jì)效益。但受制于電池均一性和成本影響，目前梯次利用的量比較小。數(shù)據(jù)顯示，2017年，全國報(bào)廢拆解和梯次利用的鋰電池（含數(shù)碼鋰電）共8.3萬噸，其中電池拆解占比高達(dá)95%。
梯級利用都有商業(yè)價(jià)值，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生污染物。污染的重點(diǎn)是動(dòng)力電池在拆解過中產(chǎn)生的污染物治理和拆解后的廢固危廢的處理。
從目前國內(nèi)運(yùn)營的動(dòng)力電池拆解廠和規(guī)劃可研的拆解廠可知，運(yùn)營毛利潤約為10-20%，投資利潤30-50%，投資回報(bào)高達(dá)20-38%。
參照10萬噸/年廢舊鋰離子動(dòng)力電池拆解綜合回收項(xiàng)目為例，營運(yùn)期廢氣廢塵廢水固廢危廢的處理方案如下：
廢氣方面：硫酸霧設(shè)置了酸霧吸收塔、VOCs采用冷凝吸附、氨氣設(shè)置了噴淋吸收塔。
粉塵方面：引風(fēng)機(jī)引至旋風(fēng)除塵 布袋除塵系統(tǒng)處理。
廢水方面：三元前驅(qū)體工藝廢水采用精密過濾 多級膜分離 混凝沉淀 催化脫氮工藝；萃余液采用混凝沉淀 多級膜分離，冷凍結(jié)晶回收硫酸鈉，濃縮蒸發(fā)回收氯化鈉和氫氧化鋰工藝。最終濃水沒有設(shè)置蒸發(fā)固化處理裝置，這是一大缺憾。不違規(guī)排放是不現(xiàn)實(shí)的，富集的濃水含鹽量會(huì)越來越多，對系統(tǒng)造成嚴(yán)重腐蝕導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)無法安全穩(wěn)定運(yùn)行。增加零排放末端蒸發(fā)固化裝置年費(fèi)用增加約1000萬元。
固廢危廢方面：塑料外殼、鐵殼、鋼殼、鋁殼和隔膜紙，廢銅、廢鋁等一般固廢在廠區(qū)暫存后定期外售資源回收公司綜合利用；銅渣、鐵鋁礬渣，布袋收集粉塵，都屬于一般工業(yè)固體廢物外售；廢水處理廢膜、過濾活性炭，產(chǎn)生量約150t/a，及布袋收集的含鎳、鈷、錳粉塵、污泥、廢水處理廢膜等危險(xiǎn)廢物暫存于危廢儲(chǔ)存間，付費(fèi)危廢處理單位處置；廢水處理站污泥，HW46含鎳污泥為危廢230t/a，收集的污泥再返回生產(chǎn)線，這個(gè)方案不可取。當(dāng)做危廢處理每噸費(fèi)用5000元。需要160萬元/年。
可見10萬噸的動(dòng)力電池，最終通過有投資回報(bào)率的商業(yè)拆解再生回收處置后的危廢只有230 150噸，比例為0.38%。
由于燃料電池的動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較慢，氫燃料電池車都采用了電電混合動(dòng)力——燃料電池 二次電池（超級電容器）同樣配備一個(gè)蓄能電池。雖然氫燃料電池的質(zhì)量功率密度2.0kW/kg是鋰離子動(dòng)力電池0.2kW/kg的十倍。但是加上氫燃料電池加配的二次動(dòng)力電池?；鞠嗖畈淮?。對于廢舊后的環(huán)境污染二者基本沒有區(qū)別。
也有媒體分析認(rèn)為氫燃料車是幾個(gè)無核國家為了獲得類核潛艇（長電動(dòng)續(xù)航）的副產(chǎn)品，想忽悠其它國家的汽車企業(yè)走錯(cuò)技術(shù)路線！氫燃料電池車技術(shù)，日本、德國、韓國最感興趣，英法棄之如敝履。中美兩國由于體量巨大倒是不妨投入部分力量可做嘗試，但不應(yīng)該大規(guī)模推廣補(bǔ)貼商用乘運(yùn)車產(chǎn)業(yè)。
氫是二次能源，如果用在汽車的燃料電池上，氫能只能算作是三次能源了。和電動(dòng)車的能源利用效率相比差了1-1.5倍。能耗行駛里程電動(dòng)車更是高出氫燃料車36倍。里程行駛成本氫氣和電價(jià)相差十倍。燃料電池和動(dòng)力電池的商業(yè)價(jià)格、里程壽命綜合比較，差距巨大，毫無商業(yè)價(jià)值。燃料電池比蓄電池的歷史還要悠久，一百八十多年都沒超越蓄電池，大家都在進(jìn)步超越無可能。氫燃料電池車的加氫宣稱3分鐘實(shí)際氫站加氫得花費(fèi)20多分鐘，相比電動(dòng)車停車場充電的便利性不值一提。反而去尋找偏遠(yuǎn)而少量加氫站的路途時(shí)間更是個(gè)拖累。氫能源汽車的整個(gè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈（氫氣提純、儲(chǔ)存運(yùn)輸、加氫站、氫燃料電池）的核心設(shè)備及技術(shù)，都是日韓、歐美壟斷。如果我國大面積鋪開氫能源車的應(yīng)用，又會(huì)像內(nèi)燃機(jī)汽車那樣給西方國家做嫁衣。我國電力科技已經(jīng)走在世界之巔，現(xiàn)成的完備的發(fā)電廠輸配電網(wǎng)絡(luò)擱置不用，再花錢去建設(shè)制氫工廠、氫氣儲(chǔ)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)、加氫站（電動(dòng)車是停車場充電樁）。由此可見，氫能源用在汽車上，那是一個(gè)得不償失的對整個(gè)國家財(cái)富的巨大浪費(fèi)產(chǎn)業(yè)行為。
（本文終。字?jǐn)?shù)6502個(gè)，圖片6張。）
