日本想用氫燃料車來與純電動車一爭高下，馬斯克：別傻了
April 28, 2017 by 愛范兒 Tagged: Mirai, Tesla, 加氫站, 日本, 燃料電池, 豐田, 馬斯克電動車, 電池
20 年前，豐田用寓意「超前」的 Prius 給首款混合動力轎車命名，寫好了環保汽車史的序章；20 年後，豐田再度用寓意「未來」的 Mirai 給首款燃料電池（Fuel Cell）汽車命名，這會帶來新能源汽車的又一場革命嗎？
▲ 日益壯大的 Prius 系列已成為環保汽車的標誌。
日本是全球首個明確推進燃料電池汽車應用的國家，日本經濟產業省（METI）早在 2013 年就為燃料電池汽車產業制定「氫燃料電池車普及策略」，並在 2016 年再度上調發展預期。按照這份激進的計畫，日本將在 2020 年東京奧運會之際擁有 4 萬台燃料電池汽車，2025 年達到 25 萬台，而終極目標是在 2030 年達到 80 萬台。
與之對比的是，日本國內現在只有豐田和本田兩家拿出商業化的燃料電池汽車產品，且每家只有一款可選。
▲ 本田 Clarity，是日本國內能買到的另一款燃料電池汽車。
我們不僅是大自然的搬運工，我們還生產水
「燃料電池」是一個人人聽過卻無人能解釋清楚的名詞。要強調的是，這裡的「燃料」與「燃燒」沒有任何關係，燃料電池可將燃料中的化學能直接生成電能，與傳統電池類似「蓄水池」儲存電能相比，燃料電池是一台可發電的「造水機」。
目前燃料電池汽車廣泛採用的是氫─氧燃料電池，學過高中化學的都知道水的化學方程式是 H₂O，而氫氧燃料電池產生作用的過程就是水被電離分解的相反過程。電池內部簡單分為正極和負極，正負極之間為電解質架構。
工作流程中，燃料罐中的氫氣被引入燃料電池的負極，氫氣在此分解為氫離子和電子，氫離子融入電解質中，行駛中的流入的空氣導入正極，其中氧離子遇到融入電解質的氫離子合成水，電子則從負極流向正極的過程中形成電流，驅動車輛前進。
「唯一排放到環境中的是水」是所有燃料電池汽車必備的宣傳語，再加上氫為地球上含量最高的元素且氫氣為可再生能源，這都讓燃料電池汽車具備極高的環保特徴。
（Source：豐田 Miria 廣告）
同時，燃料電池汽車也順道具備了燃油車的幾大優點：首先是添加燃料速度極快，一般 3 分鐘左右即可完成加氣過程；其次是燃料電池汽車的續航極為理想，目前量產車加一次氣可達到近 700 公里的總里程；再來，氫氣罐的體積可控，與蓄電池汽車想要增加電池容量就要佔更多空間不同，燃料電池更適合卡車、皮卡等貨車。最後，燃料電池汽車在燃料衰減，易維護程度方面也直逼燃油車，在生命結束週期結束後也無需像鋰電池要回收處理。
馬斯克：這不是燃料電池，這是傻瓜電池
然而，看起來很美很環保的燃料電池汽車，卻遭到電動車巨擘、特斯拉 CEO 馬斯克潑冷水。他接受汽車媒體 Automotive News 採訪時，馬斯克在鏡頭前公然宣稱燃料電池汽車非常傻（Extremely Silly），電動車陣營同室操戈，究竟為何？
（Source：musk hydrogen）
燃料電池的「燃料」是氫氣，但氫氣並不是可從自然界直接抓到的產物。從生成氫氣到灌到車裡，消耗能源造成污染的環節還有 3 個。一是製造氫氣，二是壓縮氫氣，三是運輸氫氣，在現有技術條件下，這 3 個步驟的能源利用率都不高。
以最重要的生成氫氣來說，電解水和甲烷製氫是業界兩種主流方法。電解水生成氫氣的能源轉化率只有 25% 左右，雖然已經有廠商嘗試用太陽能發電來電解水，但是用電能電解水生成氫氣，再用氫氣發電的方式多少有點曲折。甲烷製氫的效率略高，代價是會生成有毒的一氧化碳，如果用燃燒去除一氧化碳，又會得到更多二氧化碳，都得不償失。
美國加州大學歐文分校（University of California，Irvine）APEP 研究小組（Advanced Power and Energy Program）的研究結果顯示，現有技術條件下，傳統充電式電動車要比燃料電池汽車更節省能源。
（Source：APEP）
雞不便宜，蛋也挺貴
幾乎每個在北京購買新能源車的人都會發愁去哪充電的問題，這個問題在燃料電池汽車上尤甚，畢竟燃料電池汽車需要的加氫站在當今世界可是稀有物種。
對城市基礎建設而言，加氫站和燃料電池汽車間的關係就是雞與蛋的關係，沒有足夠的車量，政府和商家看不到投資加氫站的獲利空間；反過來說，沒有便利的加氫網路，私人車主也很難下購買燃料電池汽車的決心。
由於氫氣本身易燃，再加上要用高壓液態的方式儲存，使得加氫站所用的儲氫罐和管路都必須採用高價材料搭建，單體成本遠高於特斯拉的超級充電站。
在豐田給車主的加氫站地圖網站上可以看到，美國境內全部的加氫站都集中在加州為主的西海岸周邊，車主想要橫跨東西海岸長途旅行還是不可能的事。參照特斯拉在完成美國主幹線的充電網路後取得的井噴式銷量增長，目前燃料電池汽車要走的路難且長。
（Source：豐田）
另一方面，產能過小導致成本偏高也在燃料電池汽車身上重演，豐田 Mirai 在元町工廠的日產量只有 10 輛，運到美國後的總車售價達近 6 萬美元，這價位在傳統燃油車中已經可以買到高配的豪華品牌車輛了。如當年 Prius 和新能源車在中國生根發芽的過程一樣，政府補貼是促進普及的重要舉措，也會成為工業能否崛起的勝負點。
錢不是問題，技術是
對於任一項意圖挑戰現有市場秩序的產物來說，只談成本未免有點眼界過小。回到文首，日本大力推廣燃料電池汽車除了為東京奧運形象宣傳，以及島內能源匱乏使傳統電池不易普及，更重要的還是看重燃料電池汽車更優秀的用戶體驗。傳統燃油車的維護使用方式加上普通電動車的行動平穩性，從任何角度來說都是購車者的好選擇。銷量增長後，成本下降也必然可期。
如同傳統燃油車，核心技術的困擾才是燃料電池汽車普及的最大障礙，造氫、儲能、電池核心元件、儲氫罐稀缺材料等多方面問題，都需要物理、化學、工程等跨多個基礎領域的發展才能緩解，就像特斯拉電池密度的問題，成為未來幾年的長期桎梏。一旦這些領域取得突破，燃料電池汽車一定會在主流舞台大放異彩，畢竟，跟著優秀的用戶體驗走，永遠不會出錯。
（本文由 愛范兒 授權轉載；首圖來源：豐田）
延伸閱讀：豐田壓重本賭氫燃料電池車會有未來嗎？新用途！豐田將用人工智慧來加速電池材料研發嘴上說著不做純電動車的豐田，現在也開始行動了燃料電池錢景無光，三星全面退出
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