氢燃料电池汽车相比电动车，有哪些优劣势？

东京将在2025年前增加10万辆新型燃料电池汽车

周文太 · 2018-9-24 01:32:13

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谢 @图灵Don 邀。

新能源汽车路线之争实在扣人心弦。。
特斯拉加快了超级充电站的建设步伐；
倍感压力的丰田不得不提前推出Mirai，并开放专利；
这一次，穆斯克失去了面对比亚迪的从容。

EV、FCV对决，未来谁吃肉谁喝汤？
丰田、特斯拉也心里没谱。
但毫无疑问，TA们都在全力以赴争取自己吃肉，让对手喝汤的权利。

回到正题，将EV、FCV的优劣势总结如下

再多说几句

1.大家都知道的

EV有个致命的缺点，那就是充能时间，每次充电即使是快充也要半个小时。。
你有等半个小时的耐心吗？反正我没有。

FCV就快多了，加氢3分钟OK。
但FCV成本很难降下来，即使燃料电池不用白金了，高压储氢罐等一大堆东东也是要另外花钱的。

2.能量转化效率

把一种能量转换成另一种能量，转换效率不可能是100%。

EV直接使用电能，效率高。
而FCV需要先将电能转换成氢气的化学能（制氢，FCV普及之后仅凭工业副产品不能满足需求），再将氢气的化学能转化为电能，中间的损耗就多多了。

3.维护费用

特斯拉 Model S 60电池容量 60kWh，续航里程390km。
每公里耗电0.154kWh。

假设使用上海电力第三档谷时段充电
那么跑1公里的费用 0.154*0.487 = 0.075元

丰田Mirai加一次氢约5000日元，能跑500km，
那么跑1公里的费用为10日元，以100日元换6人民币的汇率计算，为0.6元。
有点贵啊。

4.小米、乐视等搅局者的意志

小米和乐视毫无疑问会选择EV。
EV的技术壁垒并不高。
FCV就不一样了，材料、高压储氢是小米、乐视无力涉足的领域。

对小米、乐视造车，个人认为应积极看待，期待TA们搅活天朝汽车工业这潭死水。
虽然我不确定他们会走到哪一步，但我想说

Don't ever underestimate the heart of a champion.

不要低估任何一位饱经风雨的创业者。

以上

弓巾 · 2018-9-24 01:32:14

作为一个曾经的高分子氢燃料电池的博士生我想说，燃料电池是个挺大的坑。

首先燃料电池不是什么新技术，前前后后全世界搞了50年了，小布什在任期间还强推过。但成果远远称不上成功。

直到这次丰田Mirai，我刚看到新闻和设计图的时候简直惊呆了也兴奋不已，终于看到一款集合了整个领域先进技术的可靠的产品出来。但丰田没有公开其核心部件（比如质子传导膜）的详细情况，人们也无从判断究竟这次的燃料电池相对以前的那些，在改进上是否是从核心都改了，还是仅仅只有系统性的改进（也许公开了技术但我没搜到）。我想就我的理解，为大家分析一下这次Mirai的高超之处。

1. 阴极的创新。
这个绝对是神来之笔，所以也被放在广告的第一条。3D立体精细流道很好地解决了燃料电池中水管理和气流冲突的问题。

2. 电解质薄膜做得更薄，气体扩散性能提升。
这个丰田说得比较含糊，不知是我没搜到还是有意保密。电解质薄膜可以说是燃料电池的核心部件，传统的燃料电池用的是Nafion膜，通过水来导质子。后来也有很多运用磷酸，硫酸或者离子液体的膜被研发出来，各有优缺点，这方面的文章汗牛充栋，但成品都集中在实验室，貌似没听说有啥实际应用的。我很期待看到有除了Nafion膜之外的技术被用上。广告只提到了膜更薄，也没说多薄。这个膜肯定是越薄越好，但太薄就容易破。所以基于这条广告，我猜要不是杜邦Nafion膜的生产工艺提高了可以做的更薄了，要不就是换成更结实的膜材料了（PBI一类），那么意味着导电机理都变了。

3. 催化剂处于超激活状态。
限制燃料电池应用的最大问题就是催化剂。Pt催化剂太贵，容易中毒，可是其他的催化剂不争气，性能差了好多。所以常用的方法是把催化剂材料做成纳米级的颗粒，用最少的催化剂做出最大的效果。这次八成是通过铂钴合金和纳米颗粒的方法，降低了90%的铂需求（虽然不清楚这90%是跟谁比的）。这方面的文章也有过很多了。

4. 氢气储存罐。
又一个神来之笔。通过对罐体受力区域的模拟，用最少的纤维做出最大的安全性。相信不少人反对燃料汽车的重要理由就是带着个高压氢气罐不安全。我个人相信罐体本身肯定是安全的，就算着火了也不太可能爆炸最多是大口喷火。我作为一个力学的外行，比较担心阀门的质量。虽然广告说一旦出现问题，罐体会自动切断阀门之类，但对汽车这种东西来说，多一个功能和部件就意味着多一点坏的可能性。我只是觉得，阀门和管道承受着巨大的压强，会不会在几年的颠簸使用或者轻微碰撞后漏气呢？期望有内行为我解答。

Mirai确实是燃料电池领域集大成之作。但燃料电池本身的问题还是无法克服。不考虑氢气制备运输之类的问题，其他最重要的几个：

1. 燃料电池运行没有尾气，但是会洒水！想象一下一边开车一边漏水吧。

2. 燃料电池永远是需要预热的。对于习惯了扭药匙就开车的我们来说，是否可以适应5-10分钟的启动时间呢？

3. 燃料电池是个极其复杂的装置，远比锂电池和内燃机复杂。这个电池本身需要考虑和控制的因素太多了，包括温度，排水，气流等等。这么复杂的一个装置在日常粗犷的使用中能撑多久是个问题。虽然实验室里的高分子燃料电池可以使用至少7000多个小时了，但实际情况不难想象肯定会短很多。

虽然我个人看衰燃料电池，但我不敢说自己对。给我博士毕业答辩的是一位在英国数一数二的电池方面的专家，燃料电池，锂电池，微生物发电等等都做，答辩的最后一个问题就是问我对燃料电池有没有信心。我很直接地回答没有信心，我更看好锂电池。然后他说完全不同意我的观点。锂电池已经到了瓶颈，而燃料电池还有很多东西没有尝试，很多研究成果没有应用上去。

个人观点总结：

1. 燃料电池当然更好，优点要多少有多少，但也更加复杂。就算不考虑成本和技术问题，要让一个如此复杂的，包括气体液体和各种易碎精密结构的装置大批量应用，需要大量的时间和努力。

2. 锂电池毫无疑问已经到了瓶颈，现在的工作都在电极上的改进提高能量密度，不大可能成倍提高性能了。

3. 目前使用的化石能源过分地好用了，能量密度极高。电池从理论上就不可能达到同样的性能。也许并不是科技发展慢，而是人们已经被宠坏了呢？包括我，也许大家都在评价新能源技术的时候选错了对比标准呢？

我行MAXUS · 2018-9-24 01:32:15

谢邀

新能源汽车的话题对于上汽大通这样一家已经将电动车销售至海外的企业真是太合适不过了。

在德国新能源汽车还在“沉睡”的时候，上汽大通电动车就打入了德国市场。德国汽车租赁公司运营商Maske从中国进口了上汽大通纯电动宽体轻客——EV80，在今年定了200台，同时明年还预定了2000台车。

上汽大通EV80在英国市场更是通过了标准审核，在当地购车可享受英国政府每辆车8000英镑的补贴。在11月23日英国举办的2017年度Green Fleet大奖中，上汽大通又荣获了组委会颁发的“最佳轻型商用车制造商”大奖（Winner Award）和“年度最佳EV制造商”推荐奖（Commended
Award）,以表彰上汽大通在当地推动绿色低碳出行和可持续发展所做出的贡献。这不仅是中国汽车品牌首次在细分领域获得权威的国际新能源大奖，更打破了此前欧美日系车企垄断该领域奖项的局面。这意味着，上汽大通在新能源领域，不但实现了实力超车，而且站到了领跑位置，带领中国品牌站在世界舞台，为全球用户带来便捷无忧的绿色智能出行生活。

除此之外上汽大通也是唯一一家通过工信部39号令的燃料电池车生产企业。在第十五届广州国际车展上，刚刚宣布了中国首款商业化运营燃料电池宽体轻客FCV80上市。对于新能源汽车，大通从不玩虚的。

下面我先基于上汽大通FCV80详细的为各位知友介绍下，氢燃料电池汽车的优势。

FCV80——氢燃料电池汽车

1、绿色双擎，低碳环保

大通FCV80基于V80平台，采用上汽新一代氢燃料电池系统和可插电锂离子动力电池的双动力源燃料电池汽车，其燃料为氢气，通过电堆系统，和空气中氧气反应后产生电能和水，从而带动电机、驱动车辆。与热机不同，燃料电池发动机无燃烧过程，完全基于电化学反应，其结构中只有气体的流动，没有机械的运动，是最理想的车用发动机。车辆运行过程中唯一的生成物是水，是真正意义上的零排放。从油井到车轮（Well to Wheel）的能量转换效率来看，燃料电池汽车是混合动力汽车的2倍以上，能量利用率高。一辆FCV80使用5年可减少二氧化碳排放150吨，减少一氧化碳、氮氧化物等污染物3.3吨。

2、技术领先，智能高效

大通FCV80作为国际率先推出的燃料电池宽体轻客，FCV80凭借国内领先的新一代电堆&电控系统、一体化高功率密度燃料电池动力总成集成、国际水平的35MPa供氢系统、高效的制动能量回收系统等科技，为轻型商用车客户提供了新的环保出行解决方案，引领国际轻客技术创新发展。

燃料电池系统其主要包括电堆系统、冷却系统、空气和氢气供应系统、控制系统等部分，是目前技术壁垒最高的汽车动力系统，是汽车行业科技研发能力的实力标杆。

通过一体化高功率密度燃料电池动力总成，前舱布置，节省整车空间；

高效的制动能量回收系统

超长续航，无羁驰骋

大通FCV80通过自身携带的4.4千克氢燃料及14.3千瓦时的动力电池，结合上汽强大的整车标定匹配集成能力，使FCV80的最大续驶里程可以达到430km

燃料电池堆快速低温冷启动(-10℃)，无需外部加热系统，适应中国大部分地区；

快速加氢，媲美油车

困扰电动车用户的最大问题是充电时间过长，而采用上汽新一代氢燃料电池系统和可插电锂离子动力电池的双动力源的大通FCV80，可以在五分钟内给车辆注满氢燃料。

前瞻动力，智选经济

FCV80百公里氢耗23g/km，按照目前行业采购价格2.5万元/吨，百公里费用仅为57.5元，相当于油车的1/3。

同时氢气是一种可再生的清洁能源，可以通过工业副产氢提纯或水电解获得，从国内看，其产能供应充足。

关于燃料电池车与电动车的对比

充电时间VS加氢时间

即使在一个Level 3的超级充电站，即使如此充电时间也得30分钟左右，而氢气燃料的电池车只需要三到五分钟就可以充满长途行驶所需要的能量。

续航里程对比

纯电动车绕不开的问题，不得不承认的是绝大部分的纯电车续航里程都和低，难以满足长距离使用。

反观氢燃料电池车，拥有更加接近传统汽车的巡航里程，同时动力不弱，从启动、提速到长途行驶完全可以应付大多数的行车需求。

便利性对比

纯电动汽车接电便利，可自行安装充电桩，燃料电池目前相对不便。

国家政策对比

2017-2020年，财政补贴唯一不退坡，不限制地方补贴比例上限的车型; 2020年后，将对燃料电池汽车持续支持，正在专门制定《燃料电池汽车中长期发展规划》。

总体来说，氢燃料电池车与纯电动汽车，两个技术路线各有各的优势和长处。纯电动汽车优势在于接电比较方便，燃料电池最大优势是续航里程可以保证，加氢时间比充电时间短很多。但从国家能源战略、环境保护及实用性方面来看，燃料电池汽车毫无疑问是新能源汽车的终极目标之一，它既解决了混合动力和传统汽车对环境的影响，又解决了纯电动汽车里程焦虑以及充电时间长的问题。目前，燃料电池技术正处于一个从纯粹的研发向商业化的转折期，产业化前景逐渐清晰。

叶磊 · 2018-9-24 01:32:16

我们日常接触到的主要储能单元都是以化学能的方式保存的，通过氧化还原反应将化学能转化为热能、电能、机械能等等。无论是煤炭、汽油、天然气的燃烧，或是电池中电子从负极出发经过负载到达正极，本质上都是氧化还原反应。既然能量转化的是以电子移动做功的形式产生的，那么理论上同等重量或体积的物质拥有的可移动电子越多越适合做为储能载体。而采用能量密度高的载体则汽车可以以最小的载重获得更久的续航里程。

因此我们会为质量轻、有可移动电子、且非惰性的元素设计一套“可控的”“氧化还原反应”机制成为我们的能源解决方案。查看元素周期表我们初步可以发现，在元素周期表前几行的轻原子比较符合要求，去掉惰性元素、有毒有害、以及氧化剂（氧元素），则剩下氢（H）、碳（C）、锂（Li）、钠（Na）等。在实际生活中我们采用的大多数能量载体也正如分析结果所示，如煤炭、汽油、天然气等都是碳氢化合物。汽油的能量密度约12.8 kwh/kg（46 MJ/Kg），煤炭约8.05 kwh/kg（29 MJ/Kg）。而虽然锂元素能量密度可达12 kwh/kg，但锂电池能量密度仅有0.2 kwh/kg（原因稍后分析），由此可见碳氢化合物已经是自然界中能源载体的较优解了。（注：氢气的能量密度约38.8 kwh/kg）

既然汽油、柴油已经是能源方案中比较适合的选项了，为什么还需要寻找新能源替代呢？我觉得主要有三个原因，前两个不用说大家想必也了解，化石燃料的不可再生属性和碳排放引起的环境问题。第三个我觉得是能源利用效率问题。内燃机燃烧做工时的效率往往只有30%，原因在燃烧过程中的电子移动是无序的，多数能量以产热而非做工的形式消耗。而电池在进行氧化还原反应过程中的电子移动是有序的并形成电流，因此能量利率可达90%以上。但也正因为电池需要保持电子移动的有序性，需要构建一套反应机制和环境（如电池中需要有正负极材料、电解液、隔膜等其他辅助材料）则导致了能量密度极大程度的降低。因此锂电池作为汽车能量载体虽然解决了资源问题、环境问题、能量效率问题，但目前锂电池能量密度低的问题始终限制着电动汽车完全替代传统汽车。

燃料电池汽车所需的氢气属于二次资源不必有枯竭的担忧，同时氢气和氧气反应产生水实现了动力的零排放，并且能源利用效率达到了65%以上，更为重要的是有着非常高的能量密度和快速补给能力（3分钟即可完成燃料加注），以上四个方面都较为理想的解决了现有储能原料存在的不足，因此有观点认为燃料电池技术将是汽车能源的终极解决方案。

我工作的前七年一直在参与燃料电池乘用车项目的开发工作，本周找到也多个业内资深专家希望一起探讨“燃料电池产业化的机遇”。欢迎有兴趣的朋友可以前来参加，一起讨论。

报名链接：http://www.ind4.net/wap/html/activity/signInActivityTwo.html?activityId=8&pgpfoottotbxddbhbbbffffffhhhhhvggvbvbbddddfjjdjdjdjjdf=&from=timeline&isappinstalled=0

卞老板 · 2018-9-24 01:32:17

氢的硬件设施还没有铺开，如果铺开了，超快的燃料补充速度是传统电动车所望尘莫及的，我认为在电网和电池充电速度还很落后的情况下燃料电池是解决这两个问题比较好的解决方法

水心泉 · 2018-9-24 01:32:18

我觉得，氢燃料汽车（FCV）将会是汽车动力，甚至小型动力单元（发电机）的最终形态

为什么不是电池汽车？因为电池即便有一天解决了价格、寿命等问题
但是充电时间长、对电网冲击太大是永远解决不了的
一辆只能跑400公里的特斯拉，即便用最快的充电方式也要75分钟才能充满，这种极快的充电方式不仅对电池极其有害会缩短寿命，需要的电流更高达192A（前40分钟用192A充满80%，后35分钟需要低电流涵养电池）

这种极为夸张的充电电流是不可能大规模普及的，因为一台特斯拉极速充电模式的192A相当于家用40台壁挂式空调！如果电动汽车大规模普及，不仅现有发电规模翻几十倍都跟随不上，更让现有的电网规模瞬间崩溃，我们屋外所有的输电线都要更换，这可能吗？想想我们能在夏天同一时间开空调都为之奋斗了几十年，比空调大几十倍的电动车会怎样？

或许，你说这是可能，但是！想想逢年过节的高速路排长队加油的汽车，每次耗时5分钟都满满的长队，如果大家都用电动汽车会是什么样的景象？

当然，有人会说，我们有电容呀，搞上电容峰谷分时用电就行了，但是纯电汽车所依靠的能源还是存在转化效率低、能耗损失大的问题。

从发电厂、到输电线、变电器、到最后用户，其实纯电汽车效率真不高。

@Kevin Chow,在你的文章里，表述特斯拉每公里是0.075元的使用成本，而FCV是0.6元
最为一个混合动力开发者，我觉得这样计算成本是非常简单粗暴的

因为！特斯拉的电池是有使用寿命的，作为每公里使用成本如果不加上电池的重置成本是根本反映不出电动汽车目前极其高昂的使用成本！而，Mirair的核心燃料电池却几乎没有充值成本！

就像现在的电动自行车，我家老爷子总是看不起，说这电动车看着省油但不省钱，虽然不烧油，换一次电瓶比我摩托车一年的汽油钱还多是一个道理。

丰田的FCV，使用的是“电解质薄膜”燃料电池技术，简单就是说是利用氢气跟氧气化学反应过程中的电荷转移来形成电流，除了催化剂使用铂金外，没有任何的消耗物，铂金本身也不消耗，理论上这个“电解质薄膜”燃料电池寿命长的难以想象。

当没有电池的重置成本，其实每公里0.6元的成本并不是很高，而且还有更好的技术能降低氢气成本（稍后再讲）

而且，丰田的Miari最大的突破是成功降低了铂金的使用量，据丰田介绍，新一代的燃料电池大概降低了90%以上的铂金需求！这真是一个巨大突破！

而且，据说丰田承诺，在未来的Miari2代时还能降低铂金的使用量，从而大幅拉低燃料电池的成本。基本上，FCV除了那2个700个大气压的储氢罐需要定期安检和长使用周期需要更换外，没有其他的重置成本，而且丰田也展望未来储氢罐的成本还能继续下降一样，这一代的Miari已经比2008年的成本下浮了50%以上。

第二，氢燃料以现有技术获取的便利性可能比所有人都要想象的更加方便，那就是----风力发电机！

众所周知，风力发电是清洁能源，但是因为风的不确定性，这种清洁能源无法大规模并入到传统电网，但是如果风力发电机用作制氢，不仅突破了自身电力不可预知和持续性的缺陷，更为氢动力汽车能源有了革命性突破---只要有风力发电机的地方就可以利用一切时间制氢，从根本上避免了环保产品背后的污染，甚至不需要运输，从而降低存储运输的成本。

所以，氢动力汽车才是最用前途，汽车动力的最终形态，他不仅仅代表的是环保、超高的可靠性、无低温之虑，更代表着总使用成本更低的趋势。

尤其氢动力汽车除轴承外无其他机械磨损，寿命、可靠性超乎想象
所以我非常看好氢动力汽车，其实FCV设计这么好的燃料电池系统，会成为未来所有小型动力系统最终形态
历时会不会是一场“氢”革命都很难说
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　　工业制氢的主要方法有以下四种：
1）天然气（含石油、重油、炼厂气和焦炉气等）蒸汽转化制氢；
2）煤（含焦炭和石油焦等）转化制氢；
3）甲醇或氨裂解制氢；
4）水电解制氢。

几种氢气生产方法的氢气成本和适合的规模如下：
序号工艺路线氢气成本通常的适合规模
1 天然气蒸汽转化 0.8~1.5 元/Nm3 200~20x104
2 石脑油蒸汽转化 0.7~1.6 元/Nm3 500~20x104
3 甲醇裂解 1.8~2.5 元/Nm3 50~500 NM3
4 液氨裂解 2.0~2.5 元/Nm3 10-200
5 水电解 3 .0~4.0 元/Nm3 10-200
6 煤炭气化 0.6~1.2 元/Nm3 1000~20x104

而氢燃料汽车的燃料成本与普通汽车一致，比电池汽车更便宜（电池更换成本无比昂贵），总使用成本更低，因为没有内燃机，没有变速箱，除车轮轴承和空调外无任何机械摩擦，寿命极高，维护极为简单。

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日本石油最近公布的液化氢价格是1000日元/kg 约合53rmb/kg。
　　MIRAI的氢气罐容量122.4L × 713.79大气压＝ 87,367.896L 约合87.4立方米
　　1kg氢气=11.2立方米氢气
　　所以加满氢气罐87.4 / 11.2 = 7.8kg
　　加满氢气罐的价格7.8 x 1080 = 8424日元约合 450元rmb
　　再按续航力650km计算，每公里的费用为450 / 650 =0.6923元rmb。差不多每公里7毛钱。实际上Mirai只能加5公斤氢气，约合290元，即每公里5毛钱。

这是零售价格，含税，含存储运输费用

至于氢燃料汽车2个70Mpa的气罐是否安全，可以说是非常安全
1、能承受内部70Mpa超高压力，外部想挤破它至少要140Mpa超高压力才行，这种压力不仅在现实公路上无法找到，即便是重型卡车夹饼干的撞击也无法做到，要想挤破这种罐体只有那种万吨水压机才能做到。

2、在生活中唯一能弄破这种罐体的方法是--刺穿！5mm口径的子弹射击氢气罐，根本无法击穿，子弹不仅被弹开，甚至没有在氢气罐留下凹痕
所以说氢燃料汽车是非常安全的。

3，氢气比想像的安全，因为氢气的逃逸速度实在是太高了，最恶劣的泄露情况氢气瞬间就逃逸光了，相比液化天然气LNG和高压天然气CNG，因为比较重泄露后存续在周围更容易爆炸燃烧

因本人学识所限，如有错误请尽管指正

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更新
【中国工程院干勇：2050年氢能将形成10万亿元的产业规模】
http://m.toutiaocdn.net/group/6513339902208246276/?iid=20939968384&app=news_article×tamp=1516584526&tt_from=android_share&utm_medium=toutiao_android&utm_campaign=client_share

要有空格 · 2018-9-24 01:32:19

丰田做燃料电池汽车已经有十一二年了（概念车问世开始算），肯定积累了很多技术专利，但这件事情一家公司做显然还是有很大压力，不如学特斯拉放开专利保护，让感兴趣的人一起来。它看透了特斯拉的小伎俩，这也是马斯克感到紧张的原因之一。从销量来看，特斯拉2014年北美卖了17300辆，全球也不会超过3万辆，纯电汽车销量中排在Nissan leaf和Cherolet volt后。而丰田的混合动力2013年就卖出128万辆，18年累计超过700万辆，一家独大。这从一方面说明混合动力的经济效益是实在可见的，另一方面也说明丰田的混合动力技术已非常成熟，将氢燃料电池应用于混合动力汽车只待扩大规模降低治氢成本。总盯着特斯拉这样的明星公司而忘记丰田这些日本公司是很令人担忧的事情。

科技之光 · 2018-9-24 01:32:21

在国内开着特斯拉跑了200公里，找到一个超级充电桩，冲了40分钟电，又开200公里跑回家

！(＞＜)。

钱星 · 2018-9-24 01:32:22

给泼点冷水，据我了解，氢能源汽车不能进室内车库，不能进地下车库，不能进隧道。你们还看好吗？

氢燃料电池汽车相比电动车，有哪些优劣势？

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