为什么氢燃料电池汽车还没有成为主流？

1838 年 12 月，德国物理学家克里斯蒂安·弗里德里希·舍本贝恩（Christian FriedrichSch?nbein）在《伦敦和爱丁堡哲学杂志》上展示了他发明的第一个燃料电池，并讨论了由溶解在水中的氢和氧产生的电流技术。同一年，威尔士物理学家和大律师威廉·格罗夫爵士（Sir William Grove）也发表了相关著作，虽然从现在往回看，当时的燃料电池技术比较粗糙，但二人的文章证明了燃料电池的可行性。

此后一百余年，燃料电池被不断提及，成为清洁能源的代表之一。氢能作为最易获得的能源，在燃料电池中获得较高的地位。随着对环境的重视，我们越来越强调「低碳经济」与「生态文明」，因而世界的主旋律都在向新能源看齐。众所周知，新能源因污染小、储量大、分布广，更能满足当下的需求。

威廉·格罗夫爵士 1839 年燃料电池的草图 | wikipedia

在新能源诸多分支里，燃料电池却没有掌握绝对的话语权，在人们最常使用新能源的场景——汽车上，搭载锂电池的电动汽车成为了新能源的领先者，占据了新能源的「半壁江山」。

但是，即便是目前最主流的应用，电动汽车也存在无法避免的劣势，如充电时间长、续航里程短，电池维修及保养成本高等等。受技术发展限制，电动汽车能否成为人们出行的绝对唯一选择，仍然有许多不确定因素。而在锂电池之外，还有着不少其他技术方式，正在等待爆发当中。

被忽视的新能源

汽车是燃料电池的最好载体之一。早在 20 年前，就已经出现了以氢燃料电池为动力的原型车。1999 年的东京车展上，本田就推出了 FCX 概念车，其中由巴拉德动力系统公司（Ballard Power Systems）制造的氢燃料电池有 78kW 的功率输出，EPA 认证的续航里程为 170 英里（约 273 公里）。

1999 年东京车展，本田展示了 FCX 概念车型 | wikipedia

2009 年，奔驰、本田、丰田等车企纷纷入局氢燃料电池汽车，据统计，仅一年时间，就有 20 余款氢燃料电池的车型发布，并在接下来几年中逐渐量产销售。然而，结果总不遂人愿。2009 年到现在，氢燃料电池汽车并未像理想当中发展火爆。

据外媒报道，截至 2019 年 2 月，在全美国已售出和租赁了超过 6000 辆氢燃料电池汽车，是第二大市场——日本的两倍。而起步时间相近的锂电池发展更为迅速，仅 2019 年上半年，美国电动汽车累计销量达 148704 辆，电动汽车成为了当下一块巨大的市场。

欧洲 2016-2018 年各季度新能源汽车销量占比 | euobersever（左上角图注从左到右依次为混合动力汽车、纯电动汽车、增程式电动汽车以及氢燃料电池汽车）

仿佛是两兄弟几乎同时出生，但一个体格强壮另一个发育不良，为什么会出现这样的情况？

究其原因，氢能源在产业化过程中并没有获得足够的发展，对于能源方面的技术还不够完善。首先，氢燃料电池车对充能基础设施的需求较高。如果我们拿电动汽车来对比，电动汽车在外可以用快充桩充电，在家可以使用慢充桩，但氢燃料电池汽车只能在加氢站充能，如果基础设施没有成大规模分布，那么对于人们出行都成了难题。

根据中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》，截至 2018 年底，中国已建成加氢站共有 23 座，占全球加氢站的比例约为 6.23%。

中国已运营的加氢站分布 |《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》

另外，氢能源用作汽车动力的一个优势在于续航里程较长，而这是由于其质量能量密度极高才能做到的。锂离子的质量能量密度为 0.36-0.88MJ/Kg，而氢气的质量能量密度为 142MJ/Kg。但氢气的体积能量密度较低，所以在汽车上使用的话，一般的解决方案是将将氢气压缩或液化以缩小储氢罐的体积，对于储氢技术要求非常高。因而，氢燃料电池汽车在过去一直处于无法达到规模量产的尴尬境地。