锂电与氢能，谁才是未来？｜技术会客室

目前的电动车都是电池车，实际上一百多年前就有雏形，后来一种发展为现在的锂电池，另一种就是氢燃料电池。

由于众所周知的原因，今天燃油车被全球各地政府“围追堵截”，电池车被“钦定”为更适合代步的未来交通工具，于是继上世纪初之后，电池车迎来了它的第二次爆发，与此同时，锂电池和氢电池的“路线之争”也喧嚣尘上。

特斯拉认为氢燃料电池技术“极其愚蠢”，认为这条路走不通，目前主流车厂也大都不约而同迈上锂电之路，似乎氢燃料败局已定。但日本不这么想，已计划成为全球第一个氢能社会——2021年3月之前，日本政府和汽车行业将共同建成160个加氢站，量产4万辆氢燃料电池车。

最终两者谁能获胜？如果你也对此好奇，就一同来做个比较。

氢燃料电池有什么优势

很明显，相比锂电池，氢电池的一大优势是能量密度。

压缩氢能的能量密度接近每公斤40kWh，比汽油还高数倍。锂电池只有每公斤0.278kWh，大部分在0.167kWh，氢能的能量密度是锂电池的239倍，所以这方面的优势是碾压的。

再一个优势是分量轻。

同样是500公里续航，氢电池对车重影响不大，锂电车就很头痛了。比如第一代比亚迪唐的原型是S6，车重1.6吨，改造成插电混动车型之后，增加电池超过200公斤，而为此还需要强化车身结构，这就形成一个恶性循环：由于能量密度低，需要大容量锂电池，而车重增大了，又会降低续航，于是要达到目标续航，锂电池容量还要更大才行，于是车重会飙升，比如第一代比亚迪唐DM的车重最终达到了2.4吨，这显然不利于节能。

氢电池还有一个优势，在于用户习惯——只需要3分钟就可完成加氢，和燃油车很接近，而锂电车需要长很多的充电时间，这不仅违背（燃油车）用户之前的习惯，还相对低效，会耗费更多的时间成本。

说完优势，再来谈氢电池的劣势

首先，氢气的制取非常低效。

锂电车可以直接从电网取电，氢能车上路需要制氢，而制氢需要用电。

如果采用传统的蒸汽重组或者电解法制氢，能量损失超过30%，虽然最新的离子膜电解法可将能效提升至80%，但锂电池直充的效率是99%，差距明显。

其次，氢气的存储和运输成本相当高。

刚刚制取出来的氢气，能量密度是非常低的，要增大密度，主要有两种方式：一是加压，用790倍大气压把氢气压缩到高压罐中，过程中的能量损耗约为13%；二是液化，降温至-253℃，氢气会凝结，过程中的能量损耗极大，约为40%。

因此常用方式是加压，但高压罐比液化罐重，这也会损耗一定能量。

储存起来之后，需要将氢气运送到加氢站，方式也有两种：一是大厂集中制氢，这样做产量高，但运输成本也高；二是加氢站现场制取，运费低，但产量也低，生产成本相应增高。而且运氢过程中的能量损失也很大。在普及现场制氢设备之前，运氢主要依赖卡车和管线，能量损失在10-40%之间。相比之下，电网传输损耗仅为5%。

最后，氢能的“从油箱到车轮（tank to wheel）”的能量效率较低。

氢燃料电池车加氢之后，氢能转换为电能，转化效率约60%，而锂电车考虑到交流直流的转换，效率约为75%。

氢燃料电池同样存在交直转换问题，所以最终氢能全周期的效率可能不超过30%，如果锂电车供电全部来自于可再生能源的话，氢能的全周期效率仅为锂电的一半，但如果考虑到我国发电7成靠煤，则锂电的全周期效率略低于氢能。

总结：

由于效率和成本问题，氢能车预期使用成本是锂电车的数倍，这也正是绝大部分车厂选择锂电的原因之一。

但丰田们并未停下脚步，选择双管齐下，因为氢能车与锂电车真正要竞争的对象，不是对方，而是燃油车。

相比油车，氢燃料电池车的热效率高出一倍，由于续航和充能优势，运输效率也高。

在充能设施没有普及之前，氢燃料电池车适用于卡车，客车，工程机械车，甚至是飞机，因为这些交通工具路线相对固定，便于铺设补能网络，无需电网。

相比之下，锂电车如果不解决能量密度和充电时间问题，最适合它应用的场景，依然是有轨电车，只不过电车的锂电池不是用来驱动的。

所以结局如何，要看谁先化解自身问题。

部分译文：

Real Engineering 

https://youtu.be/f7MzFfuNOtY

文｜休不眠

图｜网络