来自汽车文化市场的铭沨有自己在汽车消费领域中的小圈子，他们对氢能产业最关心的还是燃料电池汽车到底有没有优势？什么时候才能像锂离子电池汽车那样普及？这是一篇面向消费者的文章。

——郑贤玲

由于我曾多年服务于汽车文化产业，在转行到氢能产业之后，还是会和身边一些朋友聊到汽车相关的话题，也因此不时会提到燃料电池汽车在未来汽车市场的发展前景。但是由于如今锂电池汽车在市场已经比较普及，因此当我每每提到燃料电池汽车时，很多朋友依然是对燃料电池汽车的概念容易和锂电池汽车的工作原理混为一谈。针对这个现象，这次我们就来简单聊一下究竟燃料电池汽车的工作原理和相关的核心部件，以及其和内燃机，锂电池之间的区别。

燃料电池并不是“电池”

没错，严格意义上来说，燃料电池虽然被称之为电池，但是实际上并不是我们理解的像铅酸电池和锂电池那样单纯以储能为目的的“电池”，从字面上看，“电池”就是电的一个“蓄水池”，就是储存电能的装备。

燃料电池的工作原理是通过氧化还原反应，将燃料中的化学能转化为电能的装置，不同于一般电池通过充放电来实现能量的存储和释放，燃料电池可以通过持续添加燃料来达到持续放电的效果，简单来说其工作的过程就是通过添加燃料持续氧化还原反应来发电，其中最常用的燃料为氢，通过电解质让正负极的氢和氧产生氧化还原反应，其过程中电子从阳极传导至阴极，从而形成电流。

因此也可以说，燃料电池汽车是结合了内燃机汽车和锂电池汽车的特点，既可以通过快速补充燃料（氢）来维持续航，又因为其产生的主要为电能，而排放的为氢和氧电解水逆反应形成的水，因此可以达到快速高效的充能，又能达到真正意义上的零排放环保需求，弥补了内燃机和锂电池二者的短板。

燃料电池的发展过程

年，英国物理学家威廉·葛洛夫（William·Robert·Grove）制作了首个燃料电池，这颗燃料电池的问世基于年德国化学家克里斯蒂安·弗里德里希·尚班刊登在杂志上的理论，葛洛夫在看到后于次年验证并完善了该理论，并在年将该燃料电池的设计草图刊登在了《科学的哲学杂志与期刊》上。

葛洛夫设计的第一个燃料电池设计图

葛洛夫的设计使用了硫酸溶液作为电解质，其形式更类似于现在的铅酸电池。直到年，在通用电气化学工程师W·汤玛斯·葛卢布（W.ThomasGrubb）的改进之后，使用了磺化聚苯乙烯离子交换膜作为电解质的燃料电池才真正问世，而三年后，在其通用电气同事李奥纳德·尼德拉克（LeonardNiedrach）进一步将铂带入到了交换膜之上，作为还原反应的催化剂，并将其命名为“Grubb-Niedrach燃料电池“，至此也奠定了现代PEM燃料电池的基础雏形。

年W·汤玛斯·葛卢布（右）和他的同事李奥纳德·尼德拉克测试他们制作的PEM燃料电池

后期燃料电池在NASA和通用电气的共同发展下，也应用在了多个商业项目以及航天项目之中，在上世纪60年代曾多次被用于登月车的驱动单元，以及在太空作为饮用水的来源，年，美国科学家罗杰·比林斯（RogerE·Billings）成功制造了第一台氢燃料电池驱动的汽车——LaserCel1,至此也正式拉开了氢燃料电池汽车的序幕。

罗杰·比林斯制造的第一台燃料电池汽车——LaserCel1，可以看出原型是一台初代的福特嘉年华

现阶段，燃料电池技术在全球的应用已经进入产业化发展阶段，不过应用最多的是家用热电联产，日本这一产品已经销售40多万台，并且已经具备经济性。真正将燃料电池汽车带入产业化的还是丰田Mirai和现代的NEXO，年丰田宣布燃料电池综合成本下降至年的1/20，成为全球燃料电池汽车产业化的一个转折点。中国还处于燃料电池验证阶段，美国则是通过叉车的规模化应用来验证。

燃料电池的优势与劣势

摆脱资源约束和环境约束是新能源发展的核心目的。首先，氢气来源广泛，不受资源约束。目前燃料电池的催化剂用到铂金资源，但与锂电每辆车大约需要30kg碳酸锂相比，燃料电池的铂金用量是以克来计算的，而且铂金的回收量达到90%以上，回收成本低于资源开采成本，所以燃料电池基本上不会受到资源约束。

其次，从碳达峰的角度来看，采用绿电制绿氢，可以真正做到绿色出行，燃料电池汽车消耗氢气排泄的是水，且铂金回收过程几乎没有污染。

第三，消费者更加关心的是驾驶体验。燃料电池汽车加一次氢大约3-5分钟（商用车在15分钟以内），大约可以续航-km，而且在零下30度以下可以正常启动，也不存在电池亏电的问题，在寒冷地区显然减少许多焦虑。北京冬奥会一开始的方案并不是燃料电池汽车，是因为锂电难以胜任延庆和张家口地区的低温天气才改为燃料电池汽车方案，这次辆燃料电池汽车很好地验证了这一性能。

第四是安全性，燃料电池本身不储能，所以，在车上的安全性比较高。

劣势是氢能是最轻的气体非常难以管理，储运过程中的安全性要求也很高，相应的储运成本就比较高，这是氢能行业发展最大的劣势。这也推动了多种储氢技术的发展，包括液氢、固态储氢、有机化合物储氢等。

燃料电池汽车的现状和路径分歧

燃料电池的应用场景相当丰富，如船舶、叉车、火箭、飞行器、分布式电源等，之所以燃料电池汽车受到更多的

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