风生水起的纯电VS氢能源，谁才更有未来？

兄弟们，如今的纯电真是风生水起，路上能看到很多纯电车了，不过不知道大家有没有了解过氢能源汽车，氢能源一直被认为是比纯电还要清洁的能源，因为它排出来的基本只有水，所以是非常环保的能源。所以这里做一个假设，如果氢能源技术成熟了，会替代纯电吗？带着这个疑问，咱们详细的聊一下。

氢能源在很多领域都有应用，比如交通领域、工业领域、军事领域等，今天咱们主要聊聊它在交通领域中的应用。不过交通领域仍然是一个比较宽泛的叫法，因为交通领域还包括公路、铁路、航空和海运等，今天咱们重点聊聊氢能源在公路上的应用，也就是以氢气作为能源的汽车。

目前以氢气作为能源的汽车一共有两种方式，第一种是把氢气作为燃料供给内燃机燃烧的方式，也叫做氢内燃机。它其实还是以传统内燃机为基础，只不过改变了燃料供应系统、喷射系统和燃料等，是通过燃烧氢气产生动力，最后驱动车辆行驶的过程，这个过程同样需要按照吸气-压缩-做功-排气四个冲程来完成，也就是从化学能到机械能的过程。

氢内燃机最早可以追溯到1807年，当时由瑞士人伊萨克·代·李瓦茨研发出了第一款单缸的氢内燃机。然后到了1968年，前苏联科学院用汽车发动机做了试验，然后改成了液氢的方案，这样可以提高发动机的热效率并且减少热负荷。

这里简单聊一下热效率和热负荷，热效率一般来说是越高越好，代表能源的利用率更高，而热负荷恰恰相反，热负荷代表单位时间内释放的热量，如果过大，内燃机是承受不住的，那就很有可能发生故障，而且就算没有故障，也会减少内燃机的使用寿命，所以热负荷必须要在一个合理的范围内。

然后咱们接着聊，时间来到1972年，洛斯阿拉莫斯实验室把一辆别克轿车改成了液氢汽车，发动机是一台增压的六缸四冲程内燃机，充满一次可以行驶274km。

然后在1997年，福特启动了氢内燃机的开发工作，并在2001年发布了一台2.0L的氢内燃机轿车。

随后马自达在2003年也发布了一台双燃料汽车。

宝马在2005年同样也发布了一台基于宝马7系的12缸6L双燃料汽车，双燃料指的是氢气+汽油的方式，因为加氢并不方便，所以这种设定就是在没有氢气的情况下，依然还可以用汽油去跑，这种感觉很像我们现在的插混，没电了就用油跑。

简单的了解完氢内燃机的工作方式和历史后，那它有什么优势和劣势呢？为什么现在依然没有普及？

首先是优势:

第一，产业链成熟，因为它的大部分零件与传统内燃机是共用的，所以相对更成熟，而且制造成本也更低

第二，对氢的纯度要求不高

第三，不需要稀有金属作为催化剂

第四，体积较小，虽然它需要储氢罐，但是依然比燃料电池要小

第五，对环境的适应能力强，比如高温、震动这种的容忍度更高

第六，就氢能源本身来说，它不存在碳排放，所以是非常绿色的能源

但是氢内燃机同样也有问题，这也是为什么它还没有普及的原因。

第一，首先是燃烧不好控制，因为氢气是易燃易爆的气体，稍微控制不好就会发生超级爆震，这里在科普一下什么是超级爆震。它的意思是在正常点火前，燃烧室内就发生了大面积的自然现象，此时缸内的压力会迅速升高，而且爆震时你还会听到明显的敲缸声音，所以发动机是很容易损坏的。

第二，这种能源形式虽然没有碳排放，但是因为空气中含有大量的氮气，在高温下氮气和氧气会产生化学反应，生成氮氧化物，这种物质是有毒的，会损伤肺部功能。不过，其实我们现在的传统内燃机也会产生这种气体，不过氢内燃机至少不用担心碳排放的问题了。

第三，制氢的方法有很多，比如电解水提炼氢、煤炭制氢或者生物发酵制氢等，不过这些都存在一定的问题，比如成本高、产出效率低或者技术不够成熟等。总之，目前还没有一个特别完美特别好的制氢方法。

第四，氢是易燃易爆的气体，所以如何安全的运输和存储就变的非常重要了。你们可以想想，现在不论是燃油车还是纯电车，其实都有自燃的情况，这就是概率问题，但自燃也就是小范围的，它基本上不会影响到其他车辆，但如果是氢能源汽车的话，比如车上装了储氢罐，那就不是简单的自燃问题了，而是爆炸，你们想想什么后果吧。

第五，类似加氢站这种基础设施的普及需要很长时间，我觉得比充电桩的普及还要久。

氢内燃机咱们就先聊到这，如果有什么想说的可以在评论区留言，我们一起讨论。下面咱们再来聊聊氢燃料电池的方案。

这东西简单来说就是电解水的逆反应，就是氢气和氧气发生反应产生水的过程，是通过催化剂的作用释放出电能的装置。所以说氢燃料电池做到了真正意义上的0排放，因为它只会产生水，而且与我们的锂电池不同，氢燃料电池是发电装置，而锂电池是储电装置。

这种方案的优势是:

第一，可以供暖，氢燃料电池的放电是一个化学反应，所以也有放热反应，会产生大量的热水和蒸汽，所以供热效果不错

第二，效率高，理论可以达到90%，目前可以做到40%-60%，比内燃机强多了

第三，污染物的排放几乎为0，只有水，所以是非常清洁的能源， 比氢内燃机还要清洁

第四，氢元素在大自然中大量存在，而且还是宇宙中最丰富的元素，不过我们需要的那种氢气很少存在，所以一般都是需要提炼的

至于劣势也很多，比如:

制氢、储氢，这个在讲氢内燃机的时候就说过，氢燃料电池同样要面临这个问题。然后比如安全方面、基础设施和氢燃料电池本身的技术问题等。总之就是局限性还很大，想要大规模使用还不行，现在最多也就是小规模的，而且基本都是商用。

如果把氢内燃机和氢燃料电池放在一起比较，我觉得肯定还是氢燃料电池更有前景，不过它需要的技术也更高。

如果要跟纯电比的话，我觉得未来应该不会出现谁取代谁的情况，大概率就是并行的方式。纯电方面如果未来有了更强大的电池技术，比如固态电池，那纯电的春天可能就真的来了，而氢能源方面，未来更有可能在商用方向发挥作用。

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编辑：许一诺