新能源汽车发展史（氢能源汽车）

上一期我们讲述了新能源汽车历史早期的发展，聚焦在了一百年前的电力汽车，在那个年代我们发现电车远比传统化石能源汽车发展的要早，而早期电动车的劣势即便到了如今也没有完美解决。在化石能源车飞速发展的这一百年期间，还诞生了什么新能源形式的汽车呢？今天我们就来聊聊氢能源汽车这个品类，从理论上讲氢能源汽车才是真正意义的环保新能源汽车。

一：氢能源汽车的历史

氢能源的发展历史可以追溯到500多年前。在1520年，瑞士医生、炼金术士、非宗教神学家等就已经开始探索氢能利用氢能。如今呢氢能被全球公认为最清洁的能源之一，被列为实现脱碳的重要途径。氢能源汽车，则是指以氢作为能源的汽车，将氢反应所产生的化学能转换为机械能以推动车辆。氢能汽车中的氢是以内燃机燃烧氢气产生动力推动汽车。氢燃料电池车是氢或含氢物质与空气中的氧在氢燃料电池中发生电化学反应，产生电能驱动汽车。

世界上的第一台氢能源汽车是由瑞士发明家Isaac de Rivaz制作的，这台独特的内燃机使得氢能源汽车首次登上了历史舞台，这甚至比汽油车的诞生还要早。

如果是氢燃料电池汽车的话，世界上第一台氢燃料电池汽车是由通用汽车在1966年制造的"Electrovan"。这辆车使用了1839年由英国律师兼科学家威廉·格罗夫发明的氢燃料电池。Electrovan这款汽车的开发工作仅用了十个月时间，并在1966年10月由Dan Frank驾驶，首次向媒体展示。

Electrovan选择了面包车的外形所以叫（VAN），而非同时期动力电池车Electrovair所采用的轿车外形。主要原因是，当时的技术条件下，反应氧气和氢气都需要用罐进行储存，这需要空间。另一方面，氢燃料电池反应电堆在上世纪60年代还比较庞大，也需要较大的空间。Electrovan的动力部分是从美国总统约翰·肯尼迪在1961年向NASA提出的“登月”计划中转化出来的燃料电池技术。这个项目涉及到了200多名科研人员参与，他们共同创造了世界上第一台氢能源燃料电池电动汽车（FCEV）。

二：氢燃料电池是什么

氢燃料电池电动汽车（FCEV）是一种电动汽车，它使用燃料电池为电动机提供动力，而不是主要依靠锂离子电池组。氢能源汽车也不像汽油车那样燃烧燃料，与电动汽车一样，氢能源汽车不会产生有害排放物，唯一的排放副产品是水蒸气，可以实现0排放。

氢燃料电池技术是一种发电技术，它能直接将化学能转化为电能。这种技术的工作原理是氢气通过燃料电池的正极中的催化剂（通常为铂）分解成电子和氢离子（质子）。其中，质子通过质子交换膜到达负极和氧气反应，变成水和热量。而对应的电子则从正极通过外电路流向负极产生电能。氢燃料电池的电极是由特制的多孔性材料制成，这是氢燃料电池的一项关键技术，它不仅为气体和电解质提供通路，同时也能够承受电池的工作电流。

简单讲，氢燃料电池是最基础的氢氧化学反应的控制，核心技术在质子交换膜和电极上，而质子交换膜和电极为什么重要是因为反应中的热量、水、电子都需要最合理的分配和利用，否则作为实用性能源不够高效就无法实现民用。

与传统的内燃机汽车相比，FCEV的优点在于其更高的能源效率和环保性，因为它的唯一排放物是水蒸气。而且氢气可以从各种源头（如天然气、生物置换、风能和太阳能）产生，因此FCEV也具有良好的能源多样性）。

三：氢燃料电池车的发展

目前成熟的氢燃料电动车（FCEV）已经有很多，比较具有代表性的如Toyota的Mirai，Honda的CLARITY和Hyundai的Nexo都是非常先进的氢燃料电动车。

Toyota Mirai是一款中型氢燃料电池汽车，是世界上首款大规模生产和商业销售的氢燃料电池汽车。Mirai在日语中意为“未来”，这也预示着这款车型在汽车技术发展中的重要地位。2024款的Mirai XLE在完全充氢情况下，其EPA行驶里程为402英里。Mirai拥有出色的动力性能和行驶稳定性。

Honda Clarity的燃料电池系统非常紧凑，可以在车辆的发动机舱内容纳，这使得它在提供强大动力的同时，对车辆内部空间的影响很小。本田魔术空间的能力在旗下氢能源车上依然有着不错的发挥。Clarity设计非常独特，流线型车身和大胆的前脸设计使得它在视觉上非常吸引人。同时，其优化的空气动力学设计也有助于提高续航里程。Honda Clarity还配备了本田最新的驾驶辅助系统，包括智能巡航控制、自动刹车系统、行人检测系统等。可以看出Honda Clarity是一款非常现代化配置的汽车，除了是由氢燃料电池提供动力外，其他部分与本田现代化汽车的配置性能均无差别。

Hyundai Nexo是一款跨界SUV，其外观设计独特，流线型车身和大胆的前脸设计使得它在视觉上非常吸引人。配备了现代最新的驾驶辅助系统，包括智能巡航控制、自动刹车系统、行人检测系统。Nexo的新型燃料电池动力系统被优化后提高了耐久性和性能，重量也更轻。Nexo从0加速到100公里/小时的时间为9.2秒，最高时速达到了179公里/小时。2022款NEXO Fuel Cell Blue的行驶里程为380英里（约612公里），是目前市场上同类产品中的佼佼者。虽然现代汽车并不是第一波涉及氢能源领域的车企，但是它却是首批将氢燃料电池车实现大规模商业化的汽车厂商之一。

丰田、本田和现代虽然三者都采用了氢燃料电池系统，但在系统性能和配置上有所不同。最为关键的差别是，丰田Mirai使用的是一种高效的固体多聚体燃料电池，而本田Clarity和现代Nexo则采用了更为传统的质子交换膜燃料电池。至于固体多聚体燃料电池技术我们这里不过多展开，如有兴趣的朋友可以来信留言，我们可以专门做一期氢能源车燃料电池部分的详细技术解析。

目前，尽管我们在大街上见不到太多的氢燃料电池车，但是这并不意味着商业上不赚钱。事实上，氢燃料电池技术优点太多了，甚至被称为终极能源技术，因此许多厂商都在提前研发这项技术。

四：氢能源及氢能源车的未来

我们一定要认识到氢能源是一种非常环保的清洁能源，它的发展前景被广泛看好。据《2023中国氢能技术与产业发展报告》显示，中国在氢能源方面已经制定了专项政策并且涉及氢能政策近百项，旨在到2025年基本建立支撑氢能全链条发展的标准体系，制修订30项以上氢能国家和行业标准。

根据中国石化发布的氢能展望报告，预计到2060年，中国的氢能消费规模将从2020年的3173万吨增至近8600万吨，产业规模将从2020年的3700多亿元增至4.6万亿元。

国际能源署的报告指出，清洁的氢能源目前正迎来前所未有的政治和商业发展机遇，世界各国的政策和项目数量迅速增加。氢能源的发展前景十分广阔，不仅可以作为一种清洁能源供应，还有望推动产业发展，创造经济价值。然而，氢能源的发展也面临一些挑战，例如提高氢能源的生产效率，高效储存和运输氢气等，这些都需要进一步技术研究和政策支持。   

日本等一些国家对于氢能源及氢燃料电池技术的应用已经非常成熟，对于解决民用出行制造汽车来说，仅仅是氢能源利用最为初级的层面，而且氢能源及氢燃料电池技术是在能源层面可以解决国家级环境问题的重要课题。所以环保及清洁能源发展要作为一个全面的系统去审视每一个环节，要做到从源头至终端均清洁环保才是真正的新能源。