汽車(chē)加水就能跑？別鬧了，主角其實(shí)還是電

日前，河南省南陽(yáng)日?qǐng)?bào)一則《水氫發(fā)動(dòng)機(jī)在南陽(yáng)下線，市委書(shū)記點(diǎn)贊！》的報(bào)道在網(wǎng)絡(luò)發(fā)酵。

據(jù)該文章報(bào)道，當(dāng)?shù)貧淠茉雌?chē)企業(yè)——青年汽車(chē)研發(fā)了一種“水氫”發(fā)動(dòng)機(jī)，“意味著車(chē)載水可以實(shí)時(shí)制取氫氣，車(chē)輛只需加水即可行駛?！?br/>
因?yàn)椤爸患铀纯尚旭偂钡恼f(shuō)法存在較多疑點(diǎn)，該報(bào)道迅速在網(wǎng)絡(luò)上形成熱議，人民日?qǐng)?bào)等媒體也跟進(jìn)報(bào)道進(jìn)行質(zhì)疑。

這一現(xiàn)象既反應(yīng)了目前氫能源汽車(chē)，或氫燃料電池汽車(chē)再次興起，成為社會(huì)廣泛關(guān)注點(diǎn)的現(xiàn)狀，又反映了目前國(guó)內(nèi)大部分非專(zhuān)業(yè)人群，對(duì)氫燃料電池汽車(chē)缺乏基本認(rèn)知的尷尬現(xiàn)實(shí)。

那么這個(gè)水氫燃料汽車(chē)到底是何方神圣？只加水就能跑的說(shuō)法到底站不站的住腳？氫能源汽車(chē)到底是什么原理？國(guó)內(nèi)氫能源產(chǎn)業(yè)到底發(fā)展到什么階段了呢？車(chē)東西經(jīng)過(guò)調(diào)查采訪，進(jìn)行深度解析。

汽車(chē)加水就能跑？別鬧了

5月23日，《南陽(yáng)日?qǐng)?bào)》發(fā)布頭版報(bào)道，稱(chēng)當(dāng)?shù)貧淠茉雌?chē)企業(yè)——青年汽車(chē)下線了水氫發(fā)動(dòng)機(jī)，僅加水即可行駛。而在前一天，市委書(shū)記、市長(zhǎng)等相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)也到場(chǎng)見(jiàn)證了下線儀式。

根據(jù)相關(guān)報(bào)道，青年汽車(chē)為浙江金華一家氫能源汽車(chē)，此前就曾發(fā)布過(guò)“水氫燃料汽車(chē)”的相關(guān)消息。人民網(wǎng)汽車(chē)頻道2017年8月發(fā)布的題為“青年汽車(chē)首輛水氫燃料汽車(chē)亮相續(xù)航里程500公里”的報(bào)道稱(chēng)，青年汽車(chē)董事局主席龐青年表示，水氫燃料汽車(chē)不用加油、也不用充電，只加水，即可通過(guò)催化劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，續(xù)航超過(guò)500公里。

而青年汽車(chē)集團(tuán)相關(guān)技術(shù)人員在上述報(bào)道中表示，“水氫燃料車(chē)的科技成果是一種特殊催化劑，在這種特殊催化劑的作用下，才能將水轉(zhuǎn)換成氫氣。未來(lái)，該項(xiàng)技術(shù)也將應(yīng)用在轎車(chē)上?！?br/>
這種說(shuō)法一出，就引起網(wǎng)絡(luò)一陣質(zhì)疑。

首先，根據(jù)青年汽車(chē)的相關(guān)描述以及目前汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展路徑來(lái)看，這個(gè)水氫燃料汽車(chē)本身就是現(xiàn)在經(jīng)常講的氫燃料電池汽車(chē)。

其本質(zhì)是在氫燃料電堆內(nèi)讓氫氣和氧氣通過(guò)化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合，進(jìn)而形成電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并給電池充電的過(guò)程。

目前根據(jù)這一原理制造的氫燃料電池汽車(chē)在全球已經(jīng)有一些量產(chǎn)案例，例如豐田Mirai、本田Clarity等氫燃料電池乘用車(chē)已經(jīng)在美國(guó)開(kāi)售。而我國(guó)的商用車(chē)企業(yè)北汽福田也制造了氫燃料的大巴進(jìn)行示范運(yùn)營(yíng)。

從技術(shù)上說(shuō)，利用氫氣氧氣結(jié)合這個(gè)化學(xué)反應(yīng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛沒(méi)什么問(wèn)題，但青年汽車(chē)的問(wèn)題出在“只加水”這三個(gè)字上。

從字面意思來(lái)看，青年汽車(chē)的水氫燃料汽車(chē)需要加水，然后靠車(chē)載裝置分解水來(lái)制得氫氣，進(jìn)而再向電堆中輸出來(lái)發(fā)電，這一過(guò)程從理論上講沒(méi)有問(wèn)題。

但據(jù)調(diào)查了解，想要在車(chē)上制氫，有兩種路徑，但兩種路徑其實(shí)都不是只加水，“只加水就能跑”的說(shuō)法根本站不住腳。

路徑一：電解水制氫根本無(wú)法上車(chē)

第一種讓水變氫氣的方式是電解水。

工業(yè)上目前確實(shí)存在用電解水制氫的方法，所以如果青年汽車(chē)是這個(gè)思路，那它的水氫燃料汽車(chē)相當(dāng)于是背了一套電解水制氫氣設(shè)備，然后用水制造氫氣，進(jìn)而給電堆提供氫能的過(guò)程。

這個(gè)過(guò)程看似合理，但一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是，電解水需要消耗電能，所以如果青年汽車(chē)采用了這個(gè)路徑，那它除了加水，但還需要耗電才能制氫氣！

所以，只加水的說(shuō)法站不住腳，還得充電！

與此同時(shí)，即使不考慮還需要用電的情況，這個(gè)過(guò)程的效率也低到?jīng)]有意義。

一位氫燃料電池從業(yè)者向車(chē)東西提供的數(shù)據(jù)顯示，目前的電解水技術(shù)，需要消耗4-5度電，才能指出1立方的氫氣，11立方的氫氣能產(chǎn)生十幾度的電。

換算一下就是消耗四五十度電制造11立方的氫氣，然后再發(fā)出十幾度的電！

很明顯，先用電把水變成氫氣，再讓氫氣與氧氣結(jié)合發(fā)電，兩次轉(zhuǎn)換白白浪費(fèi)了幾十度電，這個(gè)過(guò)程根本毫無(wú)意義。

路徑二：甲醇重整制氫但加的是甲醇！

除了電解水制氫，目前還存在利用甲醇重整這一化學(xué)反應(yīng)來(lái)制氫的路徑。

據(jù)了解，甲醇與水蒸氣在一定溫度和壓力條件下，通過(guò)催化劑催化，可以發(fā)生甲醇裂解和一氧化碳的變換反應(yīng)，進(jìn)而生成氫氣和二氧化碳。

基于這個(gè)化學(xué)原理，可以在車(chē)上安裝一個(gè)甲醇重整裝置進(jìn)而生成氫氣，然后讓氫氣進(jìn)去氫能源電堆，與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生電能。

這一技術(shù)路徑目前確實(shí)存在，東風(fēng)特種汽車(chē)公司與蘇州氫潔電源公司在2018年10月還發(fā)布了一款甲醇重整氫燃料電池汽車(chē)，并且獲得了工信部303批次公告。

上述事實(shí)說(shuō)明，這一路徑目前確實(shí)可行，但是這個(gè)技術(shù)叫做甲醇重整，基于此推出的車(chē)型叫做甲醇重整氫燃料電池，由此可見(jiàn)其制氫的核心原料是甲醇，水只是其中一種原料。

所以如果青年汽車(chē)采用的是這種路線，那它的說(shuō)法應(yīng)該是往汽車(chē)?yán)锛蛹状级皇羌铀?br/>
不過(guò)需要注意的是，目前甲醇?xì)淙剂想姵仄?chē)技術(shù)也還在發(fā)展之中，目前只有一些測(cè)試車(chē)輛投產(chǎn)，技術(shù)還遠(yuǎn)沒(méi)到可大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用階段。

此外需要注意的是，青年汽車(chē)此前在對(duì)外解釋時(shí)，說(shuō)其制氫方式的核心是采用了某種催化劑，可以直接將水制成氫氣。但尷尬的是，在被報(bào)道兩年多的時(shí)候里，青年汽車(chē)一直拒絕透露這個(gè)神秘的催化劑到底是什么。

而且從化學(xué)原理可知，催化劑本身不參與反應(yīng)，想要通過(guò)水的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，還需要另一種原料參與，那從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，這車(chē)也不是只加水就能跑。

氫燃料電池汽車(chē)再獲重視但行業(yè)仍處于起步階段

4月初，三款氫燃料電池車(chē)首次登上《新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用推薦車(chē)型目錄》，享受每輛車(chē)20萬(wàn)-50萬(wàn)的國(guó)家補(bǔ)貼，與部分地方政府的等額補(bǔ)貼，總額最高可達(dá)售價(jià)的70%，也就是說(shuō)補(bǔ)貼總額最高可達(dá)100萬(wàn)元，補(bǔ)貼措施至少會(huì)持續(xù)到2020年。

與補(bǔ)貼大幅退坡的純電車(chē)型相比，政府對(duì)燃料電池汽車(chē)的厚愛(ài)，讓原本處于邊緣地帶的氫燃料電池汽車(chē)再次來(lái)到了人們的視線之中，也再次帶起了國(guó)內(nèi)氫能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的小高潮。

氫燃料電池汽車(chē)是燃料電池汽車(chē)的一種，此外還有甲醇、天然氣、乙醇等燃料電池汽車(chē)，但氫燃料電池汽車(chē)是目前的最主流發(fā)展方向。

如下圖，氫燃料電池汽車(chē)的核心是氫燃料電堆，其核心部件是中間的質(zhì)子交換膜，而質(zhì)子交換膜兩側(cè)又分別是陽(yáng)極板和陰極板。工作時(shí)，向陽(yáng)極板側(cè)通氫氣，向陰極板側(cè)通氧氣，就會(huì)發(fā)揮化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電流，即可驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，或給電池充電。

由于這一反應(yīng)過(guò)程中排放只有水，且氫氣和氧氣在地球上幾乎用之不竭，加氫只需幾分鐘非常便捷等優(yōu)勢(shì)，氫能源被豐田等車(chē)企，以及部分國(guó)家認(rèn)為是未來(lái)的終極能源形式而備受關(guān)注。

2015年起，豐田、本田相繼在美國(guó)推出氫燃料電池轎車(chē)Mirai和Clarity，向全球驗(yàn)證了氫燃料電池汽車(chē)的可行性，隨后也引起了包括我國(guó)在內(nèi)的氫燃料電池汽車(chē)研究浪潮。

在我國(guó)推廣新能源汽車(chē)之初的2009年，就推出了《節(jié)能與氫能源汽車(chē)示范推廣財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》，提出由中央財(cái)政對(duì)燃料電池汽車(chē)進(jìn)行6-60萬(wàn)不等的成本差價(jià)補(bǔ)貼的優(yōu)惠措施。

隨后2011年的《中華人民共和國(guó)車(chē)船稅法》又規(guī)定燃料電池汽車(chē)與純電動(dòng)汽車(chē)、插混車(chē)一樣，享受免征車(chē)船稅的優(yōu)惠。

并在隨后的新能源汽車(chē)補(bǔ)貼方案中，一直給予燃料電池汽車(chē)高額補(bǔ)貼，激勵(lì)相關(guān)企業(yè)進(jìn)行研發(fā)工作。

隨后，國(guó)內(nèi)像是北汽商用車(chē)、福田歐輝客車(chē)、宇通客車(chē)、東風(fēng)特種汽車(chē)、中植汽車(chē)等商用車(chē)廠商先后入局。并出現(xiàn)了一批像是億華通、新源動(dòng)力、眾宇、重塑能源、鋒源創(chuàng)新、上海博氫新能源、鴻基創(chuàng)能等從事電堆、質(zhì)子交換膜等關(guān)鍵零部件研發(fā)的氫能源企業(yè)。

雖然有著零排放、能源取之不盡、加氫便捷等優(yōu)勢(shì)的氫燃料電池汽車(chē)被國(guó)家看好并大力扶持，但目前氫燃料電池汽車(chē)現(xiàn)階段并沒(méi)有發(fā)展起來(lái)。

2018年，我國(guó)僅售出1527輛氫燃料電池汽車(chē)，其中客車(chē)1418輛，貨車(chē)109輛。而2018年全國(guó)商用車(chē)總銷(xiāo)量為437.1萬(wàn)輛，燃料電池車(chē)的滲透率不足萬(wàn)分之3，而即使放眼全球，總銷(xiāo)量也不到1萬(wàn)臺(tái)，可謂非常邊緣化的技術(shù)和產(chǎn)品。

原因主要在于氫燃料電池汽車(chē)的技術(shù)和市場(chǎng)都不夠成熟。

一方面，目前電堆的發(fā)電功率較低，代表最先進(jìn)技術(shù)的豐田Mirai電堆為113kW，而我國(guó)量產(chǎn)的電堆則多在50kW左右，動(dòng)力性遠(yuǎn)不如純電動(dòng)汽車(chē)。

與此同時(shí)，由于技術(shù)尚處于早期，生產(chǎn)成本較高，一套電堆成本需要幾十萬(wàn)元，進(jìn)而導(dǎo)致量產(chǎn)車(chē)豐田Mirai、本田Clarity的售價(jià)達(dá)到40多萬(wàn)元，商用車(chē)則動(dòng)輒上百萬(wàn)元。

另一方面，目前制氫成本仍然較高，且加氫站嚴(yán)重不足（國(guó)內(nèi)只有幾十個(gè)），氫能源汽車(chē)還不具備大規(guī)模使用條件。

隨著石化燃料的日益減少以及日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)向著新能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移已是必然。

但如果所有的汽車(chē)都采用純電驅(qū)動(dòng)，電網(wǎng)無(wú)法承受。因此各國(guó)政府也都在尋找純電之外其他方案，我國(guó)政府就看中了氫能源汽車(chē)這一路徑，因此雖然其一直都處于邊緣地帶，仍在投入重金繼續(xù)支持其發(fā)展。