大概在50年前，人们就开始谈论氢能源，因为氢气燃烧之后生产水，又能放出大量的热，多好的东西啊，燃烧同样质量的氢气，产生的能量是汽油2-3倍。因而吸引了无数科科技工作者为之努力。但氢能使用前景的争论从未停止，直到今天，人们仍在争论，汽车走电动路线和还是氢能路线？有些人谈论日本和德国还在重点推广氢能源车，所以对今天的中国电车大行其道发出质疑，是不是将来又要被被人弯道超车了？本文就重点谈一下这个问题，因为作者本人以前就是从事氢能源研究的，因而还比较熟悉这个题目。

面对中国的电动汽车的迅猛发展，最感到受威胁的是日本和德国，日本全国有多万人左右从事和汽车相关的工作，占工业产值的40-50%，全国GDP的15%左右。可见传统的汽车工业有多重要，德国的情况也类似，这两个汽车强国，都希望能保持传统的汽车强国的同时，再发展新能源车。以丰田为首的汽车公司，把宝压在了氢能汽车上，其实是一种被迫的选择。

就汽车工业而言氢能的利用有两个途径，第一种途径就是研发氢气发动机，就是用氢气代替汽油，这对日本和德国而言，易如反掌，最容易做，也不破坏传统产业链，最好的途径。另一个途径就是氢能燃料电池，通过燃料电池氢气先发电，然后电能驱动汽车。

氢气为原料的发动机

什么是氢燃料电池呢？就是以氢气和氧气（或空气），在电极上发生化学反应，生产水，同时产生电能。氢燃料电池的技术已经比较成熟了，已经有50多年的历史了，该技术的核心是隔开正负极的离子膜，和电极材料，如何做到高效，高速率，低能耗发生电化学反应，是技术关键。

氢燃料电池原理示意图

商业化的氢燃料电池

氢燃料电池，本质上也是电动车电池的一种，只不过电的来源，是从氢燃料电池来的，所以它优点显而易见，只要有氢气就能发电。缺点也是依赖离子膜和电极材料，而电极材料也包含很多贵金属材料，成本高，还受到资源制约。

但对氢能源来说，最致命的不是氢气本身，而是氢气的来源和存储问题。先说来源问题，氢是二次能源，它的来源是靠消耗其它能源得到的。目前来看，制造氢气途径有三，就是：电解、裂解、煤制气等，就国内来说，大规模用煤或天然气来制氢，技术已经非常成熟。如用煤制氢，其反应过程就是水和炙热的煤起反应，生产氢气和水。

国内的化肥工业，石油加工工业，都需要大量的氢气，一般都是从煤制造，也可以从天然气裂解制造，生产量都比较大，每年百万吨计，有人估算过，氢气的制造成本是11元/kg左右。

而实验用的氢气，或者小批量应用的氢气，也可用电解水来制得，成本更高一些。

但制约氢能发展的根本原因是什么？为什么争论不休呢，其实最根本的问题不是氢气的价格，而是氢气的存储问题，氢气的存储太麻烦了。

如果存储在氢气罐里，如果在25度的室外温度，达到30MPa,存储氢气密度18kg/m，温度越高，存储的密度越高，如同样压力下，45度下，可以达到30kg/m。如果说汽车可以携带钢瓶，钢瓶就相当于汽车的油箱。一旦氢气用完了，就必须重新加氢，而加氢站的建立不是简单的事情，30MPa，就是大气压的氢气，必须存储在细长的管内，比0.5m直径，10m长，这样多根管子，放在加气站内。

加氢站，提供高压氢气

问题是偏远地区，广大的中小城市，不可能遍布制氢厂，这就要运输，而运输高压氢气，是一项繁重的任务。如果很容易建一个充电桩，甚至家庭都可以，但加氢站可不容易建，建好后，还要运输氢气，所以说不可能全国铺开。一台氢气运输车，一趟可以运输kg左右的氢气，在某个固定的大城市，或固定线路，局部使用倒是有可能的。

长管压缩氢气运输车

立式压缩氢气运输车

氢气有没有其它的存储方法呢？当然有，如液态氢，现在发射火箭用的液氢，就是存储在液氢罐里，如美国航天局就有几千立方米的液氢罐，但要配套制冷系统，氢气的液化，比天然气液化难多了，耗能也更高。运输难度很大，一个液氢槽车，大概能运输4吨左右的液氢。运输成本有人计算过，大概为11元/kg，和生产成本几乎一样多。

液氢铁路运输车

液氢运输罐车

氢气不同运输方式比较

看来这两种存储方式都不太理想，有没有其它存储方式呢？有，就是氢气储存材料，可以是固体，液体等材料，近十年年来，全世界每年有几千篇论文，研究固体存储材料，如镁合金，碳材料，沸石，有机骨架材料，等等，人们研究了几十年了，还是没有突破。如镁合金的储氢材料，可以达到5%wt重量比储氢，但充放氢都比较麻烦，还有热效应，存储是放热，放氢是吸热，很麻烦，不利于应用。

到此大家已经看到了，氢能汽车在小范围，特定范围是有一定市场的，让老百姓自家买氢能汽车，还远不现实。它不可能全部代替电动汽车，什么时候，储氢及运输研究有巨大突破了，才有可能有好的前景。而电池电动汽车，无论现在和将来，其大发展都是可以预见的，不可替代的。