氢能电池的寿命预测毕业论文

作者: Raymond George Klaus Hassmann【摘要】燃料电池具有非同寻常的性能： 电效率可达60％以上，而且可以在带着部分负荷运行的情况下进行维修，除了有低比率碳氧化物排放外几乎没有任何有害的排放物。文章介绍按温度划分的4种主要燃料电池(PEMFC、PAFC、MCFC和SOFC)的性能，重点介绍高温固体氧化物燃料电池(SOFC)的应用及其发展前景。 With demonstration projects fuel cells are Well uder way toward penetrating the power market,covering a wide range of application．This paper introduces the main four types of fuel cells which are PEMFC,PAFC，MCFC and SOFC．Then it puts the emphasis on SOFC and its application market． 燃料电池是通过由电解液分隔开的2个电极中间的燃料(如天然气、甲醇或纯净氢气)的化学反应直接产生出电能。与汽轮发电机生产的电能相比，燃料电池具有非同寻常的特性：它的电效率可达60％以上，可以在带部分负荷运行的情况下进行维修，而且除了排放低比率碳氧化物外，几乎没有任何其他的有害排放物。1 燃料电池的分类 目前研制的燃料电池技术在运行温度上有不同的类型，从比室温略高直到高达1000℃的范围。大多数工业集团公司的注意力集中在以下4种主要类型上：(1)运行温度在60-80℃之间的聚合物电解液隔膜型燃料电池(PEMFC)；(2)运行温度在160-220℃之间的磷酸类燃料电池(PAFC)；(3)运行温度在620-660℃之间的熔融碳酸盐类燃料电池(MCFC)；(4)运行温度在880-1000℃之间的固体氧化物燃料电池(SOFC)。 可以将这些类型的燃料电池划分为低温型(100℃及以下)、中温型(约200℃左右)及高温型(600-l000℃)燃料电池。 表1简要地列出了各种类型燃料电池的性能。中温型和高温型燃料电池适于用在静止式装置上，而低温型燃料电池对于静止装置和移动式装置都适用。 实用装置的功率容量差别也很大，可以给笔记本电脑及移动电话供电(数以W计)，也可以给居民住宅(数kW)或是分散的电热设备和动力设备(数百KW到数MW)供电。 最适于用来驱动汽车的是低温型燃料电池。 根据使用期限成本进行的经济性比较结果表明，就发电成本而言，SOFC型燃料电池要PEM型低30％。这个结果是根据SOFC型燃料电池的电效率比PEM型的高，这2种燃料电池最终都可以达到l000美元／KW的投资成本这一假设条件而推导出来的。 2 高温燃科电池 高温型燃料电池具有许多适于在静止式装置上使用的特性。但是在高温型燃料电池产生出电能之前需要较长的加热过程，因而这种技术不能应用于要求在短时间内频繁起动的各种实用装置。此外，高温型燃料电池还具有以下特点： (1)不需要使用贵金属来催化电化学反应。一般情况下使用陶瓷材料。 (2)对CO完全没有限制。CO参加到电化学反应过程并像H2一样被氧化。 (3)对燃料表现出高度灵活性。可以给这类燃料电池发电设备供应天然气，天然气在设备内部被转换成H2和CO。这意味着无需任何外部燃料，从而大大简化了发电设备的平衡问题。 (4)高温可以将燃气轮机连接到该系统上，在这种情况下，燃料电池发电设备是在300kPa压力下运行，并在不考虑燃气轮机输出的情况下将燃料电池的功率密度提高约20％，因此使总的电效率提高10％，可成倍地降低使用期限成本。 (5)较高的运行温度也为排热提供了更多的灵活性。在电效率达60％或更高水平的联合循环系统中可限制废热排放，而在单循环下则会排放出更多的热量。 MCFC和SOFC是这类高温型燃料电池的2种技术。它们使用的材料不同。MCFC是在一只陶瓷容器中放入液态的金属碳酸盐作为电解液，如果没有采取防止电极老化的措施，燃料电他的使用寿命会受到影响。 在MCFC中电化学反应是由CO3离子引发的。MCFC采用的是颊型电池，和SOFC型的管形设计方案相比，这种颊型电他的功率密度要稍微高一些。这在成本上要比SOFC型装置优越。但在另一方面，由于SOFC所用的陶瓷材料非常稳定，可以用在950-1000℃范围内，所以SOFC装置在抗老化性能上更具优越性。到目前为止，所有的长期电池试验和正在运行的试验性机组都表明SOFC型装置的使用寿命可以达到70 000-80 000h，是MCFC型的2倍。 MCFC和SOFC 2种技术在进行100-250kW功率范围的单循环现场试验中，成本都有大幅度的下降。目前在MCFC开发上占有主导地位的是美国的Fuel Cell Energy公司及其在德国的授权单位MTU，日本的Ishikawajima-Harima重工(IHI)和三菱公司等。而Siemens Westinghouse在SOFC开发上处于领先水平。3 中温型燃料电池 目前磷酸类燃料电池(PAFC)是具有最先进技术的燃料电池。80年代，IFC(国际燃料电池公司)决定对其前期商业化生产线进行投资，制造和销售200kW的PAFC装置，并将其投入市场。东芝公司在80年代末就已经努力使PAFC技术进入商用市场。从此，PAFC技术就一直在静止燃料电池的市场中占据着显赫的位置。迄今为止，全球已经安装了150多套PAFC燃料电池装置。 研究表明，这种燃料电池未能实现市场商业化的原因大致有以下几方面： (1)电效率最高为40％，超过维修期限后会降到35％甚至更低水平。通常情况下设备的使用期限不超过20 000运行h。 (2)有些试验性的设备(如东芝公司管理的1套11MW设备未能达到顶期的性能水平。 (3)美国和日本政府大幅度削缩用于PAFC技术研究和开发的投资。 (4)从迄今积累的经验及在改善设计参数和降低产品成本方面的潜力来看，让PAFC技术成功地跻身于当今的市场中的可能性是极低的。4 SOFC在配电市场方面的潜力 Siemens Westinghouse公司根据对市场的分析，决定采取必要的措施加快SOFC技术进入市场的步伐。预计在2003-2004年提供第l批产品，进入商业性生产前的试验阶段，装置容量从目前的2MW扩大到15MW。 北美和欧洲被认为是SOFC燃料电池技术最有希望的市场。Hagler Bailly公司和西门子公司对功率范围为250 kW-l MW的市场进行了调查，结果表明到2005年SOFC燃料电池的市场容量为每年10000MW。北美和欧洲几乎各占50％。考虑到北美洲用户的结构和他们的需求，在北美洲各类小型发电机组的总容量在2010年可能达到每年约1000MW，其中600MW可能是燃料电池发电装置。在各种类型的燃料电池中，SOFC的市场份额约占40％，到2010年在北美洲SOFC的全年销售额将达到亿美元。 在竞争日益激烈的配电市场中的另一个获胜者是微型燃气轮机，主要是作为备用电源或辅助电源。由于SOFC和微型燃气轮机的特性适于不同的应用场所，SOFC效率高但投资成本也高，而微型燃气轮机成本低但效率也低，因而这2种技术不会产生市场上竞争。而往复式发动机会逐渐失去其在市场中的份额。 欧洲电网要比北美洲电网强大得多，欧洲电网强化了集中的大型发电厂的作用。因此在北美洲经常出现的分散式电热设备和动力装置的供电质量和供电可靠性问题在欧洲是不突出的。但另一方面，在欧洲对能量储存更为敏感。 此外，一些国家政府将颁布新的规程和法律及新的能源价格，预计欧洲各国之间市场份额会有重大差异。在有些情况下这个过程会给SOFC用于配电装置起到一定的促进作用。此外，欧洲的自由化近程落后于北美洲。因此，市场预测结果会有很大程度的不确定性。5 SOFC技术应用的扩展 使用天然气作为燃料的SOFC是车载式装置，其扩展应用可有以下几种形式：(1)家庭应用：新一代燃料电池将是扁平管型的，其功率密度是目前所用圆柱型燃料电池技术的2倍，因而将制造出5kW的燃料电池装置。这种设计方案是可行的，在配电市场中可以替代圆柱型燃料电池。(2)l0MW以上的系统装置：很显然，只要SOFC技术占有了功率范围在250-10MW的市场，那么下一步最必然的是要争取占有l0MW以上更大规模发电设备的市场。通过把更多SOFC链接起来便能实现这个目标，也满足了高效率低成本的要求。20MW级规模燃料电池的电效率已经接近甚至超过70％。(3)用液态燃料运行：使用天然气作为燃料将SOFC的应用局限在靠近天然气供气网的区域内，从而使这项新技术的应用受到限制。因此存在着让SOFC使用液态燃料的迫切要求。因此，应与大型石油公司合作进行该课题的研究开发，选择一种适宜的液体燃料并设计出最适于使用这种新燃料的SOFC发电装置，以便为边远的用户服务。 (4)C02的分离：Shell公司和 Siemens Westinghouse公司正在共同研制一种能将CO2从完全反应后的燃料中分离的SOFC设飞方案。例如，当把其装在用于回收油的平台上时，可以把CO2用泵压到地下储层中，这不但可省去CO2的排放税，还可提高原油的产出量。 (5)综合性应用：CO2分离装置可能是点火的火花装置，它使得SOFC在一种封闭且可再生的能量循环中成为关键性部件。经过-段时间，SOFC能产生出热量和电力，例如用于大型暖房的设施中，SOFC装置产生的C02可用来加快植物的生长。而任何一种农作物收获后的剩余有机物都可以转化为气体供给SOFC作燃料。

氢燃料电池车使用寿命短是因为使用的催化剂寿命短。氢是一种无色的气体。燃烧一克氢能释放出142千焦尔的热量，是汽油发热量的3倍。它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境。氢的重量特别轻，它比汽油、天然气、煤油都轻多了，因而携带、运送较不方便，但氢作为燃料仍然被认为将会成为21世纪最理想的能源。氢燃料作为能源的突出特点是无污染、效率高 、可循环利用。燃料电池汽车也可以算作电动汽车，但你可以在五分钟内给电池灌满燃料，而不是等上几个小时来充满电。燃料电池汽车也是电动汽车，只不过“电池”是氢氧混合燃料电池。和普通化学电池相比，燃料电池可以补充燃料，通常是补充氢气。一些燃料电池能使用甲烷和汽油作为燃料，但通常是限制在电厂和叉车等工业领域使用。

主要是催化剂寿命问题

估计是现在日本的氢燃料已经不多了。日本又是一个比较重视环保卫生的，新能源的未来或许是水电的结合

日本这么做也是为了能够让行业获得更好的发展，新能源汽车的未来肯定在智能领域。

制备氢气的成本并不低廉，工业生产通常还是去沿用电解水的方式，耗费的电量通常是惊人的；举一个简单的例子，我们耗费大量的电去电解水制备氢，然后氢燃料电池要利用氢离子与氧离子逆反应生成电去驱动电机，使得车子可以前进，既然绕这么一大圈，我们为什么不直接用锂电池？何必要用电解水生成氢、再用氢氧还原成电，这完全费力不讨好，能量多一次转换就必然多一次损耗，这完全是浪费能源的逻辑，举一个不精确、但很贴切的例子，那就是用5千瓦时的电制备出一定量的氢，而将这部分氢与氧逆反应回电却不足5千瓦时，所以白白的浪费了电能！ 当然目前实验室中的氢燃料电池是不会采取背个氢气罐的方式的，因为太过于危险；实际上氢燃料电池是依靠给车载水箱添加氢化金属来制氢的，制出的氢与空气中的氧离子在铂催化剂的促进下生成电；可以想象需要添加多少氢化金属来制备出足够驱动车辆的氢？这些氢化金属的价格恐怕比汽油还要贵；丰田貌似推出了一个非常安全的储氢罐，但氢气罐又有谁敢往车上背（容易上天）？又有哪位朋友考虑过铂催化剂？铂金属是啥朋友们都知道吧？没错就是做钻戒的铂金，一块燃料电池的整个生命周期大概需要50克的铂金属，50克铂金多少钱各位可以自己算算；但更困难的是铂金储量本身就不高、年产量不足200吨，而根据每块氢燃料电池对铂金属的需求量，将氢燃料电池装配1000万台车，就需要500吨的铂金属；产能远远不及需求量；全世界的铂金储量总和就只有万吨，按照每辆车50克铂金属的需求量来计算，全世界铂金只够装配亿辆车，之后铂金属矿枯竭。。。到时候请各位看住自己的氢燃料电池吧，它很值钱，非常容易被人偷走 。。。总的来说，氢燃料电池几乎没有前景的原因如下： 1.制氢困难：上文也提到了电解水制氢、氢氧再生电完全是浪费资源；那么就只能依靠氢化金属与水反应来制氢，不过制备效率同样很低下，而且成本不会低；工厂制备这些氢化金属同样会用到电、也会产生污染，所以这氢化金属本身就有些概念化！

2.铂金属储量低、产量低、价格贵：具体原因上文已经提到，鄙人就不在这一一赘述了！

3.电池寿命低：氢燃料电池的寿命与常见的锂电池是不同的，锂电池的寿命是直接与循环次数相关的，但氢燃料电池则是根据运行时间来计算生命周期，通常只能用几千小时；而且在市区堵车的环境下频繁的启停、高负荷的运转都会加剧氢燃料电池的提前衰减，而这衰减是大幅度的！ 写到这朋友们就能发现氢燃料电池绝对不是，它是实实在在存在的新兴事物；但它的存在本身就是悖论，节能、减排是未来机动车核心目标，而氢燃料电池违背了这个方向，作为某一辆车它的确做到0排放，但工业上位了制备出出足以去动它的氢则耗费了更多的电，而这些所耗费的电增加了发电厂的排放、加剧了污染；而由于它的造价、使用寿命都不可能得到普及（想普及铂金不够用），所以即便有一天锂电池车普及了，这氢燃料电池也不存在普及（虽然年年都有消息在说明年氢燃料电池车就会上市，但至今上不了市）；氢燃料电池完全就是没有困难、我们制造困难也要上的思维逻辑，但它终究不是；而突破点在于如果未来能实现“光解水”来制氢，找到取代铂金属的廉价、高储量、高产能催化剂，或许才能让氢燃料电池真正的普及！

不喝油，不充电，而且续航里程超燃油车，难道它喝水？没错，这就是下一代 汽车 -氢燃料 汽车 。氢燃料电池 汽车 这么神奇，而且唯一排放物是水，可以说真正实现了对环境的零污染。那么怎样的 汽车 才是氢燃料电池 汽车 呢？

氢燃料 汽车 的核心是氢燃料电池，氢气和氧气经过化学反应产生电能，然后电能驱动 汽车 前进。氢气可以通过电解水获得，而地球面积的71%被海洋覆盖；氧气占到空气的21%，而空气又无处不在，所以氢燃料 汽车 或许是下一代 汽车 发展的必然。

氢燃料电池 汽车 这么神奇，而且氢气和氧气化学反应的唯一产物是水，可以说真正的实现了对环境的零污染，那么为什么路面上很少见到氢燃料电池 汽车 呢？

燃料电池耐久性差

汽车 作为高附加值消费品，其生命周期普遍为10年。国内燃料电池技术发展较晚，目前在售产品大概在3000-5000小时，而国外普遍在8000小时以上，这就决定了燃料电池 汽车 生命周期不到燃油车的一半。不过令人振奋的是，近日福建雪人股份有限公司研发除了耐久性超1万小时的燃料电池，现已进入小批量生产。

燃料电池生产成本高

丰田 汽车 首款氢燃料电池 汽车 Mirai，已于2014年量产并上市，该车售价44万元。要知道传统燃油车，即使是电动 汽车 ，至多也就20万出头的样子。不过该车性能还是不错的，3分钟加氢可实现500公里续航。随着氢燃料电池技术发展和批量化应用，价格快速下降也再所难免，这就像纯电动 汽车 发展前期一样，也是依靠补贴打开市场需求的。

氢气运输条件严苛

既然氢气作为氢燃料电池 汽车 核心，其制造、运输和存储就成了必须环节。制造就比较简单了，可以通过收购外部企业快速实现。氢气的运输就不那么容易了，气态氢需要高压运输，而固态氢需要低温运输，另外氢气具有可燃易爆的特点，所以对其运输条件要求极其严苛。

基础设施制约其发展

我国投入运营加氢站大概25座，而这些加氢站主要集中于上海、佛山等示范区域，而单座加氢站的建设耗资1500万左右，这进一步制约燃料电池 汽车 的普及。不过石化集团已与亿华通签署战略合作框架，双方将在氢气制造、运输和储存方面展开深入合作，石油巨头进击新能源市场，有助于燃料电池 汽车 发展。

小结： 虽然，诸多不确定性因素制约着氢燃料电池 汽车 普及，但这些制约只是暂时的。随着技术发展，另外氢燃料 汽车 天生的零排放优点，及其 社会 资本的进入，未来氢燃料电池 汽车 必然将成为新能源 汽车 的发展方向。

汽车 驱动本身依靠的并不是一般理解的“氢元素电池”，而是小型化学发电站，车辆配有液态氢罐，利用清漆的催化反应之后发电，之后电充入电池再用电驱动 汽车 行驶。

也就是说氢燃料 汽车 运行的前提是必须【加注氢气】，氢气才是真正的动力源，与传统 汽车 使用的汽柴油定义相同。目前氢气的主要来源是电解水，其次有并不环保的石油热裂和煤气天然气制氢，利用这些能源制氢和环保是背道而驰的，所以能选择的只有电解水。

电解水制氢，每一公斤氢理论耗电在37度左右，实际加入转换损耗在60度电左右，而一般的氢燃料电池 汽车 储氢罐有几十升，续航不过四五百公里。那么也就是说耗电几百度制造的氢只能续航四五百，而这些电直接用在普通电动 汽车 上可以行驶2000公里以上。

当然这还是理论值，实际装车还要计算在车辆上的法学发电器的实际转换效率，60%~70的转换率实际要消耗更多能源。

所以从节能方面来看氢燃料电池确实是，至于环保也是没有意义的，第一个环节的电解水就消耗了太多电能，而且氢燃料 汽车 除了化学法电器之后也需要有储能动力电池，也就是说目前的纯电或插电 汽车 有可能造成的电池污染，氢燃料电池 汽车 一样会有。

这种既不环保又要消耗更多能源的 汽车 注定是失败的产品，人类能源的出路目前还没有超越现有知识范畴的全新能源，在突破之前最终形态会是电。

要解决的是如何利用清洁能源发电，现阶段光伏和风能需要依靠电动 汽车 的动力电池回收增加储能，所以清洁能源和电动 汽车 是相辅相成的。

之后如果能解决热能直接转为电能的难点，地热和光伏会成为获取电能最乐观的方式。

目前来说光伏风电发电制氢存在成本高的问题，这时有人说了，用无法消纳而浪费的电制氢，实际上对于光伏风电来说北方地区存在消纳问题的项目确实存在利用氢的可能，但这部分电也可以用锂电池储能，而且电池储电相对于电解制氢再用氢发电没有转换效率的损失，成本低，且氢燃料电池目前技术的寿命并不耐久，相比较下来用氢能储风光电根本没有优势。这也是为何氢能迟迟没有在西北地区消纳存在问题的地区得到应用的根本原因。个人认为氢能的概念是很好的，但是目前条件并不成熟，如后续在天然气制氢，水解制氢，燃料电池寿命及成本，储氢方案等方面获得较大突破将会有前景，否则就只能是空吆喝（），所以与其各种砸钱投应用，还不如先踏实做研究。

说氢燃料电池是大的，要么是两桶油的，要么是电动车厂商派来的，要么是众人皆醉我独醒我就要跟别人不一样的优秀网友。当我国的车企还在想着怎么达到5升/百公里的燃油指标，想着怎么用电动 汽车 弯道超车的时候，德日两个 汽车 大国，已经将发展氢能源定义为最重要的能源发展战略。因为虽然电动 汽车 在短时间内被认为是过渡期的理想车型，但是氢燃料 汽车 被视为是未来 汽车 的最佳形态。

相比燃油车和电动 汽车 ，氢能燃料电池的优势有五点：

一是零污染排放，保护环境；

二是不产生噪音；

三是发电效率高；

四是电力传输过程中的能量消耗极少；

五是来源广泛

我们的近邻，日本政府于2017年12月26日正式发布“氢能源基本战略”，主要目标包括到2030年左右实现氢能源发电商用化，以削减碳排放并提高能源自给率。2040年氢能源车型的保有量将由目前的2000辆增加到300万至600万辆，位于福岛县的FH2R将运营一个10兆瓦级氢气生产工厂，每年将将生产和储存高达900吨的氢气。另外日本现有加氢站大约有70余家，并且计划在2020年增加160个加氢站，总计约300个加氢站。日本的丰田 汽车 已经研发出单次加氢续航在1000km的氢能源 汽车 。

再看看同样是 汽车 强国的德国，德国已实施了多个涉及氢气制取、运输、储存及燃料电池应用的氢能全产业链，目前德国有43个加氢站，由六家工业企业（法国液化空气公司、戴姆勒公司、林德公司、OMV公司、壳牌公司、道达尔公司）组成的合资企业氢气移动公司正在规划将全国氢燃料补充网络扩大到总共400个加氢站。奔驰已经研发出了GLC F-Cell车型。作为世界首创，该车将以插电式混合动力车的形式结合创新燃料电池和电池技术，综合续航里程约600-700km，除此之外，燃料电池混合动力卡车也已经上路行驶了3000km。

我国虽然一直喊着在电动 汽车 上弯道超车，但是实际上也在布局氢能源，在前不久召开的两会上明确提出发展氢能源具有战略性意义，2019年有望实施氢燃料电池 汽车 “十城千辆”推广计划。前不久，我国第一台氢燃料电池车研制成功，续航里程可达1000公里以上。名为“氢雄号”的氢燃料电池公交车已经在武汉试运行。

氢能源离我们还有多远？目前，氢气未能大部分普及主要是新兴的能源没有太多的产业规模，难以形成规模效应，导致制氢的成本较高，以及氢气的运输、储存没有统一的标准。但是技术在不断前进，氢能源的推广和普及将会是大势所趋。

人类能源的根本出路在核能

现在的新能源 汽车 ，无论是充电 汽车 还是氢能源车所需能源都来自电能。化学能发电除了污染环境还将面临枯竭，水电、风能太阳能除了对环境的影响还有量不足、不稳定等因素。随着人类 科技 的进步，核能将越来越安全，越来越清洁，德国因噎废食取缔核能发电的行为并不可取，一旦可控核聚变实用成功，人类将拥有取之不尽的清洁电能！

新能源 汽车 现在朝两个方向发展，一个是直接充电，另一个是电能制氢，再由氢燃料电池来驱动，两个方向要看谁先突破，充电 汽车 瓶颈在电池的能量密度和充电时间还有旧电池回收。而氢能源 汽车 目前面临的问题可能更大些，由于氢的不稳定性 贮存一直是难点，多少年来进展缓慢。

目前看来由特斯拉领衔的充电 汽车 走在了前面，事物的发展讲究先机，一旦充电 汽车 行成规模效应，就会吸引更多的人才更多的研发投入，价格也会剧降，充电站会越建越多，技术也会越来越成熟越来越完善！相反氢能源 汽车 的发展空间就会更小，企业发展的动力也会减弱，当一条路上的人越走越多，越走越宽，另一条路就会日趋荒芜，就象当年的液晶电视与等离子电视之争

燃料电池 汽车 不论从理论上，而且在现实运行中，证明是可行的，符合城市环境保护法和人民利益的，也是能源安全的一种偿试。这是科学，不是。

而针对南阳青年 汽车 车载即时水解制氢的燃料电池 汽车 的报道和围攻，明面上是针对南阳方面的某些不当做法和青集团负面问题，背后实际上有关利益悠关方在一开始就把矛头指向燃料电池 汽车 。他们所持的理由是：

2、成本问题。这是评和多谈论最多的问题。由于处于初期，生产运行成本相对较高。这是正常的。任何新生事务需要有一个试验、改进和工业化降低成本的过程。某大学专家教授也是从事新能源 汽车 研究的。他们应该是了解科学原理的，也进行了有关分析和批判。随此，就露出主流方面攻击和否定燃料电池 汽车 的苗头。更多的 汽车 商或代言人也加入了论战。我针锋相对，作出了相应评论和回复。

具体论述如下：

一、原理

燃料电池的原理属于膜化学。是将氢极化或通过膜形成电池，以电能驱动 汽车 。氢堆和燃料化学电池是有关燃料电池 汽车 的专用术语。达到无排放和无形成雾霾成份的环保要求。

二，方案和原材料

美国最早研究燃料电池及其 汽车 ，日韩和以色列在这l方面的科研最深入，成果最多，产业化程度最高，方案也最多。

目前有电解水制氢、硼材料、合金铝粉以及相关材料(催化剂或添加剂)加入水中制氢，还有直接用甲醇和氨水等为燃料按膜化学原理，在催化剂作用下，通过燃料化学电池，驱动 汽车 运行。

当然，还有更多方案在 探索 中。如电波或本人设计的综合方案也是其中之一。

国家已经将氢能 汽车 和加氢站建设纳入国家计划。宜昌宜都市也建设了富氢材料生产基地。这也证明所述是不存在的。至于补是另外一回事。

三、成本、 社会 效益和工业化前景

任何新生事物都不是一帆风顺的。新产品的成本需要经过不断地实验探讨或工业化过程得以降低，性能得到完善和提高。目前，曰韩和国内以佛山为代表，已经形成了一定生产和运行规模。

开始，成本较高，国家实行补贴政策。

对于世界来讲，化石能源是有限的，不可重复的。而氢的同位素氘氘的开发运用尚处国际合作攻关中，估计需要成千亿美元以上的投资研发，尚需20~50年的努力。

而美国对中国的所谓围堵极大地威胁了我国的能源安全。国家的新能源政策是从战略的高度作出的，也是城市环保和以人民 健康 和 社会 安定的考量。

关于世界能源的根本出路。

专家和广大科研人员一直在探讨，目前可利用的有太阳能、风能、水势能、生物能、核能和空中大气层中的电流。关于氢同位素的有关科研尚在进行中。未来最多的可能是氢和太阳能的开发利用。

这个问题里面有两个获赞比较高的回答，一个说氢燃料电池是，一个说氢燃料是什么噱头悖论。能得到这么高的赞，说明这些不靠谱的言论不知道会误导多少人。有些人头上挂个“V”，说话之前能不能先查一下资料，对自己的话负点责任？

总理去丰田参观，特意去参观了氢燃料电池技术，你说氢燃料是准备打谁的脸呢？本田、丰田都拿出了自己的氢燃料 汽车 ，丰田的Mirai已经量产，在美国已经可以购买上路，这是哪门子的？

氢燃料电池 汽车 的前景不被看好，主要还是一个推广和成本问题。成本方面，一是氢燃料电池系统，一时降不下来；二是加氢站建设成本较高，如果氢燃料电池 汽车 短时间推广不开，加氢站的持续亏损也是一个大问题。

相比之下，虽然电动车的成本也没有降下来（电池就比普通燃油车的发动机变速箱贵），但是已经坚持推广了这么多年，它已经在市场立足。而且电动 汽车 还有一个有点，就是可以在家里充电，对充电站的依赖没那么高。

至于其他方面，有些人根本就是信口开河。什么电解氢是脱裤子放屁多此一举的，用电量低的时候，电量如何储存一直是个难题。因为发电机组是不能随便关闭的，所以很多地方甚至用电抽水到高处，然后在用电高峰期用这些水发电输送回电网，这样看电解氢也是解决这个问题的一个方案。

另外氢气作为很多工业上的副产品（这个需要进一步提纯），也可以作为一个氢气来源。再就是煤炭制氢也符合我国情，毕竟我国是多煤少油的。现在氢气的价格还比较高，在美国加氢的价格比加油贵不少，这主要还是推广的问题。

氢燃料电池 汽车 ，在氢燃料发电过程中，需要用到含铂的催化剂。铂金确实是一种贵金属，但是一辆车也不过用十几二十克，三四千块的成本很高吗？前面回答说什么看好车，别让人把车偷了。燃油车的三元催化器里也有铂，也没见多少人去偷三元提炼啊。

还有人质疑氢燃料电池 汽车 的安全问题，丰田既然能在美国量产，这方面就不需要多担心。美国这个国家咱们都知道，对安全这方面的要求太严格了，燃料电池 汽车 能上路，在安全性方面就不会比电动 汽车 差。

总的来说，电池技术已经很成熟，大家在上面投入了太多的研发，但是其容量、充电速度仍然存在瓶颈，所以燃料电池技术才会重回人们的视线。现在燃料电池（不止氢燃料）虽然问题不少，但是还有很多可能，毕竟还有很多技术等着人们去开发。

我个人也不是很看好氢燃料 汽车 。以前人们以为石油储备有限，所以急于寻找替代品，谁知道现在燃油越用越多，大家发现油好像暂时用不完了，那么新能源 汽车 在节能方面的需求就没有那么迫切，它主要的优势只是在减排方面。从这点说，以后整个新能源 汽车 的研发方向，可能会有一定的改变。

很多人对这个技术不了解，人云亦云。如果氢是电解水得到的，根据能量守恒，当然没意义，相当于污染转移。而且高压储氢即使技术过关，也存在相当大的安全隐患。其实制氢有很多方法，其中碳氢化合物，主要是甲醇，乙醇，用很少的能源就可以制备氢，生成水和二氧化碳。现在技术瓶颈在于制氢纯度不够以及催化剂成本使用寿命，现在很多科学家在这方面去做研究，一旦有突破，甲醇重整制氢将成为成本低，无污染，高能量密度的终极解决方案。甲醇的来源很丰富，煤，特别是天然气以及其他有机物都有成熟的制造甲醇的工艺，国际市场甲醇非常便宜。

我们对“大”的通常理解是，它画了很大一张饼，并且获得了很大的政策倾倒、资源福利、在未输出实质性产品前已经赚取了大笔不相称的金钱。

就此来说，氢能源 汽车 不能算是大。

首先，国家现在主要还是在大力发展锂电池。氢能源电池是作为补充，重点发展方向在商用车领域。比如在2019世界新能源 汽车 大会上，中国科学技术协会主席万钢就在发言中表示：“面对未来的发展，推动燃料 汽车 的电动化，相当于远程公交、城际物流、长途物流，燃料 汽车 具有零排放、续航里程长，它是适应市场最佳需求的最佳选择。“

再者来说，当下氢燃料电池 汽车 的市场体量还比较小。数据显示，今年上半年我国燃料电池 汽车 产销不过千台，其实并没有获得很大的政策支持。相比之下，纯电动 汽车 （锂电池为主）获得的政策支持要大得多，这也直接催生了很多PPT造车企业。

最后来说，氢能源 汽车 确实有其优势，并且在一些国家有比较好的产品表现。比如加氢速度快（大概只需要五、六分钟即可）、能力转换率高、能力密度高、续航里程高（一般来说，一满瓶的氢气可以让普通氢燃料乘用车开上五六百公里）等优点。虽然成本高，但会比较适合商用车的运营需求。

在氢能源起步较早的日本、韩国，他们的氢能源技术就获得了很大认可。日本政府还在今年3月公布了《氢气及燃料电池战略规划》，提出到2030年左右要使氢气生产成本从现在的每标准立方100日元降到30日元，如能实现，到时候肯定会掀起一番浪潮。

而就当下来说，乘用车领域的丰田Mirai表现也不差。2015年初，Mirai在日本销售，销售首月就拿到了1500辆的订单。

总之，氢能源 汽车 不能说是大。只是因为受成本限制，它还没能迅速发展起来。现在市场已经对它有了较为明确的定位，短期看会以商用车为主。

至于人类能源的根本出路是什么？这个问题就很难有回答了。能肯定的是清洁能源是终极目标，但像氢能源、太阳能这些，还有很多的技术阻碍需要攻克。可以说现在还处在摸索阶段，任重道远。

氢是宇宙中最轻、最丰富的化学元素。然而，氢不是能源，而是能量载体。使用前必须生产和储存。每隔几年，围绕氢在能源系统中的作用的讨论就开始升温，它一直被称为未来的燃料。

首先，重要的是要注意氢的应用非常广泛。今天，氢气大量用于化学和精炼工业。每年大约生产6000万吨氢气，主要用于生产对化肥工业和精炼石油产品至关重要的氨。后期氢才被广泛的应用，并在运输、天然气、电力和热力部门起着越来越重要的作用。这并不是没有引起人们的注意；氢在过去也经历过不同的"炒作"的周期，但这次它确成为了更现实的"希望"，因为技术的发展和气候变化后果的存在引起的危机，将氢作为一种能源载体，被逐渐推向社会主流。

日本发起的能源革命，计划通过清洁能源的推广，替代石化能源，实现能源的自给自足。因此日本政府在氢的发展中起到了重要的作用，通过各种政府政策刺激市场与消费者使用氢燃料电池及相关产品。 丰田与本田更是通过大量的投资与研发，已经在车用燃料电池领域领先全球。

答案是肯定的！氢的技术和经济都在改变，氢和燃料电池更受青睐。除这两个因素外，氢的另一个主要积极因素是政策变化。全球气候变化政策实际上为技术和经济带来了改善的基础。例如，可再生能源价格处于最低水平，而且预计会进一步走低——这为氢，尤其是绿色氢提供了一个更好的经济案例。这并不是说氢是透明的。还有很多障碍需要克服，但机会就在那里。

第一个问题：氢从哪里来？从化石能源中提取是目前成本最低的，但是化石能源中除了氢，还有碳啊，不可能只要氢不要碳吧？目前天然气重整（如下图）、石油重整、煤制氢……这些生产氢的过程中都不可能避免要产生二氧化碳，这就让“氢能源不产生温室气体”这个优势大大减弱了。当然，集中生产时可以搜集起二氧化碳再处理，可这样一来成本就大大增加了。

电解水可以制氢，现在赞同发展氢能源的都积极宣传“用可再生能源比如风电、光电制氢”。但是，撇开别的技术问题不说，只讲效率的话，5度电才能制1立方氢，1立方氢就算进燃料电池这么高效的发电装置，也只能勉强发出2度电——实际淘金客测得的最高效燃料电池大约每千瓦每分钟消耗10升氢气，1立方氢到不了2度电……电解水制氢足足会损耗掉60%的电能，这是基本原理决定的！如此大的损耗，即使短期内能利用一下某些地方的“弃风弃光（意即盲目上马无法并网的风电和光电）”，但长期看是没什么前景——还不如把电通过专用电网送出来直接使用，损耗小得多.

即使能以很低的成本获得氢，氢的储存和运输又是个大问题——所谓“氢的能量密度高”是个陷阱，因为这个热值是按重量来计算的，但偏偏氢是最轻，所以从体积上看氢的能量非常低，即使按丰田的70MPA技术（国内目前还主要是35MPA），压缩了490倍以后1升容积的高压氢，热值连1升汽油的1/5都不到！即使是液氢，按体积算也只有汽油的1/3不到！

问题是，这只算了燃料本身，没有算容器、管道啊！汽油箱简单轻薄，车载的氢气罐可是扛700个大气压的压力啊！综合算下来，目前高压氢的全系统能量密度实在太低了！美国能源部曾经给出个参考值：储氢系统每100公斤重量能储存7公斤氢，就达到了实用化的边缘，而丰田的70MPA储氢系统大约只能储存5公斤氢。

储存如此麻烦，运输就更不划算了！前面说了“用弃风弃光电能制氢”，但弃风弃光基本上都是在西北。在西北制了氢，怎么弄到内地来？有人测算过，如此低的体积能量密度，即使以100MPA的压力罐装运输，超过300公里成本就变得不可忍受。

理论上说氢气其实比氧气安全，氢在空气中要达到4%的浓度才会爆炸，而氢非常轻，扩散速度也就非常快，在开放空间中难以达到这个浓度。但注意这是在开放空间中，加氢站的储氢罐呢？管道呢？如果不是露天，就不能算开放空间。因此，全球目前还不到1000座加氢站，但淘金客就已经看到了4起加氢站爆炸事故，有挪威（如下图）、韩国、美国……

此外，高压也不安全。汽车轮胎还不到1MPA的压力，爆胎就能炸死人。车上的氢气罐最小也有35MPA啊。淘金客亲身经历过一件事，一个很小的氢气减压阀（把氢气从35MPA压力减下来后才能送进燃料电池里使用）坏了，阀里有30MPA的压力，大家束手无策，一个技术人员壮着胆子违规拆了一颗螺丝，螺丝BIU地一声飞出去打在办公桌的隔板上，嵌进去很深……

另外还有所谓“氢脆”现象，长期与氢接触的很多金属，慢慢会被氢离子渗入变脆，强度下降……连钛合金都不能幸免，1-2年就不行了。

其实是多亏了氢燃料电池的高效率，所以尽管70MPA氢的体积能量密度只有汽油的几分之一，丰田的氢燃料电池汽车续航里程还能勉强与普遍汽车比一下，不至于只有几分之一。但燃料电池本身也有问题，成本什么的不说了，问题还是出在催化剂上。催化剂要用到铂导致成本高也不说了，很少被人提到的一个问题是：催化剂会“中毒”。长期接触空气，空气中的杂质累积后，会慢慢改变催化剂的效率，越来越低…

总的来说，就是燃料电池的寿命短，目前传说最好的大约在20000小时，和汽油机的50000小时比差得远，不过这倒不算太大的问题。

以目前的技术框架来看，燃料电池汽车没有前途，理由如下：

一、高压储氢系统能量密度太低，而且问题几乎是无解的

二、氢的制备和运输是难题，有些问题几乎是无解的

三、燃料电池部分技术还要再提高