新能源汽車發展到今天，由于鋰電池技術遭遇瓶頸，所以在續航里程、充電時間、使用壽命方面遲遲沒有得到更大的突破。但科技并非僅有一條發展路徑，作為具有更高能量密度的氫燃料電池，也許將成為未來真正可以依賴的新能源技術。

盡管特斯拉創始人馬斯克曾嘲笑豐田的企業戰略是“不可思議的愚蠢(incredibly dumb)”，但是其在氫燃料電池技術上已進行了長達二十年堅持不懈的研發和投資，使得豐田在這項技術方面取得了巨大的成就，克服了數量龐大的技術難題，拿出了豐田Mirai這一款量產氫燃料電池車。那么，如何看待氫燃料電池技術?如何看待豐田這場豪賭式的技術研發?看本文為您詳細解讀。

什么是氫燃料電池？什么是FCEV？

氫燃料電池并不是像內燃機那樣“燃燒”氫氣，而是將氫氣和氧氣分別置于陽極和陰極兩端，氫質子穿透質子交換膜(PEM)的孔洞與氧分子結合，在催化劑的作用下發生氧化還原反應，而被阻隔在膜外的電子需要繞道電極板兩端，在此過程中不經過熱能轉換直接產生了電流，轉化效率高，無噪音，并生成最終唯一的反應產物——水。

FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)，即燃料電池電動車的簡稱。雖然早在1893年就提出了氫燃料電池的原理，可是直到1994年奔馳才拿出了世界上第一款氫燃料電池車NECARI，直到2015年，我們才等來了世界上第一款氫燃料電池量產車豐田Mirai。不過值得欣慰的是，本田、日產、寶馬、福特、現代、通用等汽車巨頭，都已默默開始了FCEV的技術研發。

氫燃料電池在技術上有哪些優、劣勢？

目前鋰電池的技術已經發展到了瓶頸，石墨烯電池技術也遲遲未能突破，而另一方面氫燃料電池汽車卻具備許多令人稱羨的優點：氫能來源非常豐富(石油、天然氣、煤、水、沼氣……)、零排放(僅限使用環節)、低溫性能好、能量密度大、續航時間長、加氫時間短(3分鐘)等。

從人類社會使用能源角度來看，氫燃料電池技術還有著更豐富的應用價值和意義，比如航天情境中僅排放水的能源更加便于利用，還可更高效地利用劣質能源如褐煤、沼氣等，利用輸出不穩定的風電等就近制氫，還可以小型化之后成為單兵作戰裝備或供給家庭、野外緊急用電等，成為可靠的“發電機”等等。

當然，現階段氫燃料電池的大規模普及仍然有巨大的技術鴻溝需要跨越，比如說氫氣站的建設、氫氣的制備和運輸都需要大量的耗能，尤其是高能儲氫材料都還在探索之中，在安全性方面也飽受質疑，氫燃料電池反應堆中質子交換膜的耐溫度范圍也存在待解決的問題，在技術難度上需要革命性的研究成果。

目前亟待解決的難題，就是電池反應堆中的催化劑必須是貴金屬——鉑(沒有替代材料)，對氫的純度要求極高(99.99%)，一旦與空氣中的一氧化碳、二氧化硫等接觸，就會“中毒”，催化效果就會大大降低，對于國內糟糕的空氣質量，只有帶上壓縮純氧才能上路。雖然豐田對其進行了電鍍處理，降低了90%的鉑使用量，但一輛車仍至少需要15克鉑才能運行，成本也是居高不下。

豐田Mirai是一輛怎么樣的氫燃料電池汽車？

豐田Mirai搭載的氫燃料電池發電功率為114千瓦(英制馬力約152匹)，體積功率密度為3.1千瓦/升，而在儲能的安全性上，采用了能夠承受70兆帕壓力的儲氣罐，用碳纖維+凱夫拉(防彈衣面料)強化其抗撞擊能力，經測試可以抵御輕型武器的子彈攻擊。其充電時間為3-5分鐘，兩個儲氣罐全部加滿后JC08模式(日本的油耗測試標準)續航里程可達650公里，實際續航里程也可輕松達到550公里。而Mirai在日本最終補貼完之后，實際售價僅為人民幣26萬元，加氫價格僅為58.4元/公斤。

從豐田Mirai的性能角度來看，最大功率152馬力，最大扭矩335牛·米，0-96公里/小時加速為9秒，并不是特別突出，尤其是與特斯拉這樣的性能怪獸相比，但是考慮到更優秀的續航和充能時間，想必會有不少人愿意舍棄性能指標來考慮Mirai。

豐田設置的技術壁壘以及背后的戰略訴求

豐田從上世紀90年代開始，截止到2017年5月，包括量產車和四代概念車在內，已經在氫燃料電池技術上申請了15867個專利，涵蓋了燃料電池堆專利、高壓儲氫罐專利、燃料電池系統控制專利以及加氫站技術等，建立了氫燃料電池方面獨一無二的技術壁壘，成為氫燃料電池汽車領域的巨人。最為難得的是，豐田通過嚴格的成本管理控制，將一臺成本堪稱天價的概念車，做到了量產價只需要不到人民幣40萬(補貼前)，這對于其它廠家來說在技術上完全領先了不止一代。

對于能源較為匱乏的日本來說，氫燃料電池無異于新世紀的“國家戰略”，在2020年東京奧運會時日本政府將提供100輛氫燃料電池大巴，在長期規劃中2030年全日本要興建累計1000座以上加氫站。當然，豐田在氫燃料電池上的全情投入，一方面是對未來汽車技術的布局，另一方面也是對國家戰略的呼應。

雖然在十幾年前，前美國總統小布什曾聯合前歐盟委員會主席普羅迪簽發了氫燃料電池的巨額研發經費，但是能二十年如一日地堅持下來投入研發的僅有豐田一家。日本島國資源稀缺，把能源目標放在氫燃料電池上，有其合理的訴求，而豐田則沒有放棄自己的專長去跟風做純電動車。事實上，豐田在三年前就宣布了要無償公開5680多項專利，目前也積極地與寶馬展開合作，也在與中國政府洽談產業意向，這些都是在其深感緊靠豐田一家“單打獨斗”難以取得更大突破，對相關產業發展緩慢的情況下所體現出來的權宜之計。畢竟，氫燃料電池技術豐田啃了二十年，正發揮著領頭羊的作用，自然想在傳統純電動車的基礎上開辟第二戰場。

氫燃料電池技術與鋰電池技術何去何從？

鋰電池技術在當前的新能源車型中占據了主流態勢，這其中特斯拉、蔚來汽車們最具備代表性，那就是鋰電池技術以及相關的輪轂電機驅動技術等等，并不具備太大的專利壁壘，尤其是在電池成本開始規模化大幅降低的今天，許多廠商可以像智能手機產業一樣直接享受到上游成熟產業所帶來的優勢，迅速地開創新能源汽車品牌。哪怕是手機電池還是都得一天一充，還是很容易就可以從圖紙變成量產銷售的實車。而選擇氫燃料電池技術路線的車企車企屈指可數，除了豐田之外，只有寶馬(Hydrogen7)、現代(NEXO)、本田(CLARITY)等少數幾家。

另外，國內各級政府為了大力推廣新能源車提出了許多優惠項目，尤其是國網大力建設充電樁，這必然會為鋰電池汽車提供了良好生存的土壤。相對比起來加氫站目前國內僅有可憐的7座，它們之間的推廣難度差異不是一星半點。

話說回來，國家“十三五”發展規劃中將燃料電池車應用發展指定到了不久之后的2030年，但是僅2017年氫燃料電池投資項目就達1000多億，產能為17萬套氫燃料電池發動機，出現了大批公司跟進的投資熱潮。豐田這種典型的日本企業賭博式押寶某一科技，意圖搶占未來技術發展先機，期望能夠形成技術壟斷和壁壘，這也是豐田的野心所在。只不過，在基礎設施需政府扶持和推進，研發進度緩慢的情況下，豐田未來的路其實還是漫長而艱難。

小 結：

什么是“大勢所趨”?化石能源被清潔、環保、高效的新能源取代，就是本世紀幾乎不可逆轉的趨勢之一。氫燃料電池技術在使用上有著許多天然的優勢，如能量密度高、充能快、零排放等，而且在能源革命的大趨勢面前，還有更多的說服力。任何新技術由發展到成熟都需要大量的社會前期投入，雖然最終與鋰電池方案相比“鹿死誰手”仍未可知，但是氫燃料電池一旦能夠克服儲能、運輸、催化等難題，那么帶來的交通革命甚至是能源革命將是顛覆性的。