从现代NEXO聊聊，氢燃料电池可以是未来吗？
正值第五届国际氢能与燃料电池汽车大会在上海举办，这是一场小规模科技展会，我们受邀去现代起亚展台参观并试驾了NEXO，新鲜之余，对于燃料电池有一些感触与大家分享。
氢燃料电池，一度被推举为汽车新能源的未来趋势，后来由于各方各面的技术制约，纯电动慢慢成为了主流，燃料电池的声音弱了不少，但丰田、现代等日韩系车企依然在燃料电池上坚持，尤其是现代起亚，一直将氢燃料电池作为主攻趋势。
★NEXO是谁？
在丰田Mirai、本田Clarity等小体型的燃料电池车之后，现代NEXO是全球第一款量产的氢燃料电池SUV。大体型的SUV对于氢气的装载需求能够给予空间上的便利性，但同时整车重量也会随之增加，所以在综合效率上需要找到一个微妙的平衡。
首先，NEXO上搭载了三个储氢罐，而为了装载这么多罐体，现代起亚进一步增大了氢燃料的储藏密度，从而使储氢罐的体积更小更轻便，车内承载容量为839L，与传统燃油车保持在了同一水平，并未产生过多空间侵占。
每个储氢罐可以装载2.1公斤的高压氢气，三个罐共装载6.3公斤，加氢一次需要5分钟，NEDC工况续航里程能达到800km，燃料电池系统效率达到了60%。
另外，由于氢燃料电池的特性，NEXO的排放物只有水，同时还具有很强的空气净化能力，可以净化99.9%的可吸入颗粒物，行驶一小时能够净化26.9kg空气，10万辆NEXO行驶60分钟可以净化供400万人一小时呼吸的空气，某种程度上来说，甚至可以把这辆车看成一台空气净化器。
单纯从这几项参数上来看，NEXO在空间实用性和能源效率上达到了不错的平衡，但放眼现实就会发现，受限于加氢站等基建的制约，其真实的可用性还远不足以达到燃油车和电动车的水平。同时其价格也相当依赖补贴，比如在韩国当地的官方售价折合人民币约41万，补贴后才降至20万的水平。
★氢燃料电池的工作原理
首先理解一下什么是燃料电池，严格意义来讲，燃料电池在很多文献中被称为燃料电池发动机，因为它并不是储能元件，无法像锂电池一样储存电能，所以在狭义角度来讲，它不算是我们广泛认知中的“电池”，而更算是一种发电机，类似于燃油发动机的原理，从外界输入燃料（如氢气），进入电池堆与氧气发生电化学反应，产生电能。
在NEXO上具体的工作流程是，氢气从储氢罐中出来，通过燃料供给系统降压，进入燃料电池的负极；另一边，空气中的氧气通过车前部的空气供给系统过滤后，进入燃料电池的正极。
氢气和氧气在电池堆中发生化学反应产生电流，直接进入驱动系统，经过逆变器后传给驱动电机，从而驱动车轮的运转。
那么发生在燃料电池堆中的电化学反应又是什么样的呢？从微观维度来看，可以这样通俗地去理解：在负极，氢气在催化剂的作用下失去电子，成为氢离子（即质子），氢离子通过质子交换膜（燃料电池核心元件）来到正极。
而在正极，氧气得到电子生成氧离子，但氧离子在溶液环境中无法存在，所以会立马在催化剂的作用下与从质子交换膜透过来的氢离子结合，生成唯一的产物——水。而电子是从哪里来的？没错，就是氢气在负极卸下来的电子，通过外电路流到了正极，这就是电流的来源，而这整个反应过程，就是燃料电池的本质原理。
所以只要在外电路中接入负载（即驱动电机），就可以将产生的电能利用起来进行车辆的驱动。从这方面来看，燃料电池能够通过电化学反应产生电能，这与现在广义上的电池原理是一致的，但由于燃料电池不能储存电能，所以严格上来说，它也不能算作现在的蓄电池，我们就把它当成发电机即可。
★氢燃料电池的优势
氢燃料电池有其特殊性，优缺点都极其突出，优点就在于绝对环保，排放物只有水，同时还具有净化空气的作用，使用方面也具备续航能力强的优势，并且加氢速度快（3-5分钟），整体效率极高，相当适合长途使用，但这个实际价值是有着前提条件的，而这个前提条件现在无法满足，所以其缺点也就变得很明显。
★氢燃料电池的劣势
由于加氢站的建设成本也极其昂贵，所以目前氢燃料电池的基建设施还完全没有推广开来，加氢便利性也就尚属空谈。另外由于燃料的不可替代性，氢气的制取、压缩、储存、运输等流程都无法简化，尤其是储氢技术一直没有足够的突破，这些都制约着氢燃料电池的发展。
以上是宏观环境的制约，落到产品层面，储氢罐和氢气的重量对于家用车来说负担太大，所以燃料电池本质上并不适合家用车的使用，反而更适合货车、重卡等大型工程用车，以及公交、地铁等客运用车，因为这类车辆对于重量因素相对而言更不敏感。
同时，成本问题不止体现在加氢站的建设和储存、运输等方面，还直接影响到了每一辆产品上，比如根据一位做压力容器检验设备工作的专业人员透露，NEXO上装载的每一个车用玻璃纤维缠绕储氢罐，价格都能顶一辆五菱之光；而燃料电池内部的反应催化剂的关键材料是铂，没错你也可以粗暴地理解为用白金做电池。
而关于车辆的用户体验，由于燃料电池的反应原理，其输出特性比较平缓，无法应对剧烈的功率需求变化，比如当你踩死油门时，ECU指挥气泵加大氢气输入量，压力提高，电流密度提高，但同时电压却在下降，所以动力响应反而较慢，并且会影响系统效率，有些类似于涡轮迟滞比较明显的发动机。
因此在实际应用中，燃料电池通常会与蓄电池或超级电容组合构成混合动力系统，只不过这其中是电与电的混合。此时，燃料电池车又有些类似于增程式电动车，而作为辅助的电池组容量并不大，仅仅作为急加速时的动力补充，而在平时的制动和下坡工况，其电量也会很快充满待用。
★结语：我其实比较希望它是未来
这纯粹是一个主观愿望，因为氢燃料电池的特点太讨人喜欢了，无排放无污染，甚至还能净化空气，如果未来路上的车辆都能达到这种效果，应该所有人都会希望看到，只不过要达成这个效果的前提实在是太难了。
成本的制约、技术的制约，都让燃料电池举步维艰。相对而言，纯电动反而迅速大行其道，究其原因，就是因为电池的应用太容易太简便了，它能更快更直接地进入实用阶段，进而持续带动电池技术的发展。
但燃料电池不行，从目前的技术条件来看，推行燃料电池车需要这些必要的流程：制取氢气、存储、运输、建设加氢站，而纯电动则方便很多——电网这么发达了，想在哪里建充电桩就在哪里接根线就好了，运输？运什么？
那么氢燃料电池该何去何从呢？它当然也有合适的位置，纯电动目前充电效率毕竟还比不上加油，而加氢快啊，虽然加氢站的建设还没法满足大规模民用，但满足一下商用反而相当合适，比如公交地铁、比如货运重卡等，在固定站点建设加氢站显然就没有了民用的诸多制约，并且清洁的能源形式替换掉大型工程车辆的高油耗高污染传统能源，何乐而不为呢？
纯电动当道，只是因为纯电动更符合现在这个时段的需求，万一将来某一天燃料电池的成本问题得到了革命性的解决，或许世界变化的速度比电动车改变世界要快得多呢。我愿意相信燃料电池的未来，是因为我相信能用钱解决的问题，其实都不是问题，等到万事俱备，我们也不是非得买电动车呀。
本文作者为踢车帮 刘剑星