易获取但造价高 氢燃料前景喜忧参半

【卡车之家 原创】从上世纪开始就有各种声音说，全世界的石油资源大概会在50年之后枯竭，随后这个时间虽然也在不断的刷新更改，但总的来看，作为一种短时间内不可再生的资源，还是存在枯竭的可能。

卡友提问：氢燃料车前途如何？

在这种背景下，各种替代能源不断被开发利用，包括天然气、甲醇、电力等。最近，氢燃料又成为风口浪尖的燃料。

▎真，取之不尽

1766–1781年，亨利·卡文迪许发现氢元素，氢气燃烧生成水，拉瓦锡根据这一性质将该元素命名为 “hydrogenium”（“生成水的物质”之意，“hydro”是“水”，“gen”是“生成”，”ium"是元素通用后缀）。

19世纪50年代英国医生合信（B.Hobson）编写《博物新编》（1855年）时，把“hydrogen”翻译为“轻气”，意为最轻气体。

氢（Hydrogenium），是一种化学元素，元素符号H，在元素周期表中位于第一位。氢通常的单质形态是氢气，无色无味无臭，是一种极易燃烧的由双原子分子组成的气体，同时，氢气还是最轻的气体。

氢在自然界中分布很广，生命之源的水，就是氢的“仓库”——氢在水中的质量分数为11%。在整个宇宙中，按原子百分数来说，氢也是最多的元素。据研究，在太阳的大气中，按原子百分数计算，氢占81.75%。在宇宙空间中，氢原子的数目比其他所有元素原子的总和约大100倍。

说句人话：这玩意儿不管在地球上还是宇宙中，都分布广泛。

▎高，能量密度

说燃料，就必须说到能量密度。目前汽车卡车上用得最多的柴油、汽油、电池这3类能源，电池相比柴油来说，能量可以说是少得可怜了。

上图的横坐标为质量能量密度、纵坐标为体积能量密度，锂离子电池处于最左下角，“性价比”小得可怜。

根据《中国制造2025》明确了动力电池的发展规划：2020年，电池能量密度达到300Wh/kg；2030年，电池能量密度达到500Wh/kg（换算一下是180万焦耳/千克）。但是，即便是500Wh/kg的能量密度，比起柴油42MJ/kg（兆焦耳/千克）和汽油，也只是不堪一提。何况电池的补能速度比起加油站的加油枪来说，简直是堪比蜗牛。

然而，柴油相比起氢来说，又是小巫见大巫了。氢的能量密度非常高，达到120MJ/kg（兆焦耳/千克），是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍，

为什么火箭推进剂都喜欢用氢+氧来推动，因为这两者的组合下，总质量最小，放出的热量最多。而在汽车领域，5kg的氢可以让一辆小车行驶约600千米，非常厉害。

说句人话：氢是最顶用的，吃得少，跑得远。

▎难，难题多多

氢能源推广的难点是多方面的。首先，虽然来源广泛，但造价是个大问题。目前制氢是通过蒸汽甲烷重整(SMR)来生产的，原料依然来自化石燃料，只有4%的氢来自电解水。相比SMR，电解水价格昂贵，是化石能源制氢的两倍多。

其次，存贮困难。液态氢比LNG（液化天然气）冷得多，液化和处理需要更多的能源。上面说过，5kg的氢可以让一辆小车行驶约600千米。但是，存储5kg的氢，居然要用100kg的罐子来装，这样看起来就显得很不划算。

最后，两条腿走路的氢能源，对氢和燃料电池的要求都特别高。一方面要求氢的纯度要求高达99.999%，另外一方面膜电极和电堆的造价昂贵。这还不算，相关组件的耐久度也是个大问题。

而直接用氢来燃烧的氢内燃机则好一些，发动机主体结构基本和柴油、燃气机差不多，只需要将燃油系统的相关配件更换就大差不差了。

●  编后语

在传统化石燃料发展了许久的今天，氢作为后来者想在市场中分一杯羹，除了技术上的问题需要克服外，降低成本、提升耐用度、方便的补能环境，以及如何让消费者从观念上接受，才是更重要的。（文/朱鹏飞 资料来源：百度学术、知乎）