“氢”&“电” 谁更接近终极能源形式？
发布日期：2019/7/17
氢，是一个很有意思的元素。十六世纪的时候，一名瑞典医生发现：把铁屑投到硫酸里会产生气泡，像旋风一样腾空而起，并且易燃易爆炸。可他是一名医生，对于这样偶然的发现并没有在意。一个世纪后，又是一位医生也在一次偶然的机会发现了氢，但以当时的技术来看，他也仅仅是把氢定义为了某一类“空气”。直到18世纪末，氢终于被重视了起来，人们能够收集它，利用它，甚至将其定义为“水的母亲”。
在之后的时间里，人们逐渐根据氢的特性来进行应用，易燃性被在天然气领域应用，抗氧化性被应用到了医疗行业，而最终其高能量的特性也进入到燃料领域，帮助火箭以及汽车进行着技术革命。时至今日，日韩企业已经在氢燃料技术上迈出了一大步，在海外一些地区，氢燃料电池汽车已经随处可见了。
和纯电动车不同，即便已经在汽车行业中深度应用，但氢本身在安全性上仍被很多人所抵触，另外作为燃料却难以储存和运输，建立加氢站的成本难以压缩，这些都是目前人们看待氢能源汽车技术上本能的出发点。所以，借着一次海外活动的机会，我在美国加州租来了一辆丰田Mirai氢能源汽车，在这个已经交付超过4000台的地区，实地感受一下“氢”与“电”，谁才是更终极的能源形式。
关于氢能源汽车的基础知识
氢能源作为新能源汽车的一种，最大的优势是能够实现与燃油车的使用体验实现“无感切换”，加氢三分钟续航500公里，和加油没有任何体验上的区别。相比于纯电动汽车而言，氢能源因为在补给效率上遥遥领先，而被很多车企认为是终极的汽车能源形式。但在整个技术推进速度上要远远慢于纯电动汽车，而最基本的阻碍就在于：车辆与基建的开发成本都是硬门槛。
直接充电和加氢后转换为电，两者最终都是通过电来驱动车辆。所以很多人会认为“加氢”是多此一举，承担了额外的安全风险，还绕了弯路。但这条弯路却恰恰能改变电动车最大的软肋：补充续航的效率。
为了提高效率，氢能源汽车的发展是“昂贵”的。加氢站的建设和运营成本也远高于充电桩。有数据显示，单个加氢站的成本要高于建设单个高功率超充电桩4-6倍，而根据后期运营方式的不同，成本还将继续增加。从2013年开始，日本尝试加油站内嵌套加氢站的方式，而目前美国加州地区的民用加氢站也均与加油站一体化建设运营。
加氢站在技术指标上和充电桩功率类似，也有不同的标准，目前全球主要的加氢站为35MPa和70MPa两种压力标准，也对应着氢能源车上的储氢罐压强标准，可以简单理解为后者的燃料密度更高，对于提升车辆续航有很大帮助。70MPa相比于35MPa可以增加60%左右的储氢量，但在氢罐上增加的材料成本，以及加氢站的能耗也会增加一倍以上。
氢能源汽车想要达到500km以上的续驶里程，氢罐受车身空间的限制（后备厢下方）只能采用70MPa的氢燃料系统。目前来看，日本车企拥有高性能碳纤维材料和70MPa压力等级瓶口阀、减压器等关键零部件技术，成为了领先行业的优势之一。另外，日本车企也拥有液氢蒸发等直接获取70MPa高压标准的方案，在加氢站储氢以及运输上也均有优势。目前日系品牌正在结合这些自有技术在加州地区成立了加氢站联盟，希望能够进一步推进标准化的制定。
Truezero目前在加州地区已经拥有超过30个加氢站点，基本可以满足城市内通勤燃料补给的需求，并且当地政府对于氢燃料汽车在购买补助以及通行特权方面都给出了优待，在一定程度上对于推行氢燃料汽车甚至超过了日本。因此，当地人对于氢能源汽车的接受度，也能够说明这种新的能源形式是否适应当下的汽车市场。
而关乎用车体验无非集中在几个方面，能源补给效率、价格以及可以支撑的出行半径，相比于在续航补给方面耗时耗力的纯电动汽车而言，加氢三分钟可以实现500公里的氢能源汽车能否真的从根源解决用户痛点？请继续往下看。
加州，氢能源汽车的第二故乡
丰田Mirai氢能源电池汽车2015年进入市场，美国加州成为了继日本后，丰田第二个大力推广的地区。截止2019年6月，丰田Mirai在美国的销量已经超过了4500台，这个数量在当地虽然远不及特斯拉、通用以及日产旗下的纯电动汽车，但在街上也拥有一定的能见度了。
此外，品牌也联合政府对消费者在购车方面给出了足够的优惠措施，目前丰田Mirai在美国的单车售价约为40万人民币（58385美元），这个价格对于美国汽车市场而言绝对不算低。但为了引导消费，丰田会在用户购买车辆的同时，附赠一张免费的加氢储值卡，其中的额度足以支持车辆加注超过1000次，约等于车辆终生都可以免费加氢（以加注一次续航500公里计算），这对于城市面积巨大的加州地区而言，对于消费者的诱惑还是很明显的。
同时当地氢能源汽车还有出行特权，例如可以无条件行驶在快速通道，对于拥堵系数并不亚于中国一线城市的洛杉矶等加州城市而言，这一便利性也足够吸引购买者。
当一个地区大规模推广某一类新能源汽车，基础配套设施的建设是必然的，就像中国大力推行纯电动汽车的同时，充电桩网络目前也是在全球范围内基建数量上遥遥领先的。所以为了更好的推行氢能源汽车，加州一直在加大加氢站的覆盖度。
日系品牌把已有的加氢站技术带到了美国市场，对于加快当地基建建设的帮助也是巨大的。海外氢能源数据机构表示，截止2018年年底，全球加氢站数达到了369座。日本、德国和美国位居前三位，中国排名第四。而这些加氢站中，日本和美国在民用车加氢站的建设力度上是最高的，而德国和中国的加氢站目前主要服务于商用车或者运输车辆。
在此行之前，我已经对加州地区加氢站的具体分布有了初步的了解，首先是加氢站的建设目前还主要集中在南加州，以旧金山和洛杉矶为主要的示范地。同时站点主要分布在了市区内，一旦出了市区，数量开始以个位数计算，覆盖密度从市区内的每30公里一个下降到了每300公里一个。
所以在拿到丰田Mirai后，我设计了一条从市区内到市区外的折返路线，尝试目前氢能源汽车能实现的最大出行半径到底有多远。以这次租到的丰田Mirai为例，官方数据一次加氢可以实现500公里（312英里）的续航，但这仅是官方数据，属于在最理想的环境状态下，车辆能够实现的最高续航里程。所以如果驾驶Mirai做中长途出行的话，以现有的加氢站覆盖密度来看，跨城际出行还是有一定困难的。
这里重点说一下氢能源汽车续航的问题，目前像丰田Mirai、本田CLARITY以及现代NEXO单次加氢都能够实现超过400公里的续航里程。但每次加氢100%后的续航里程并不同，高低差能够接近150km，因为从车辆本身携带的氢罐和加氢站都受到温度、压强等外界因素的影响，以我租到这台Mirai，在三次加氢后总续航里程均不同，而纯电动车则不会有这种情况。
因为续航能力有较大的误差，以加州地区来看，一旦出了城市后，低覆盖度的加氢站基本上让目前氢能源汽车放弃中长途出行的可能性。以丰田Mirai为例，对于加氢站的依赖导致在城市外的氢站密度必须控制在200km左右。在这一点上，反而建设速度快且成本更低的充电桩设施显得更有优势一些，毕竟有地方补给才是最关键的。
实际体验：排队、故障率
在此次体验中，我还发现了另外一些意料之外的问题，就是排队现象和故障率要比想象中高的多。因为目前加氢站内嵌在加油站中只有单个加氢桩，如果在住宅密集或者集中商业区，加氢排队的现象很明显，而造就排队的原因还可能是因为区域内的其它加氢站异常，导致人们只能扎堆在某一个氢站补给。
相比于建立充电桩而言，加氢站除了在成本上远远超出之外，建设速度、安全性和每日燃料的供给量都是问题。所以在现有几千辆的前提下，几十个氢站或许还能暂时满足，但一旦车的数量提升，氢站的配套率的在现有的问题下，肯定会进一步出现。
城市外部密度低，城市内部还要解决安全、供给以及故障等问题，以目前加州地区来看，即便拥有不错的政府和品牌措施引导，但氢能源汽车仍然只能定位于限制在城市内部通勤的产品，加氢效率的确解决了一定的时间成本，但其它方面相比于技术难度更低的充电桩而言，体验上不一定会针对拉开太大的差距。
来源：汽车之家
