2020年以來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)風(fēng)光無(wú)限。特斯拉、比亞迪、蔚來(lái)，這些電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，都受到了資本市場(chǎng)的青睞。

與此同時(shí)，氫燃料電池汽車(chē)憑借節(jié)能環(huán)保、排放零污染的特點(diǎn)，成為汽車(chē)低碳化的又一重要戰(zhàn)略發(fā)展方向，在世界各國(guó)引起廣泛關(guān)注。2019年，日本發(fā)布了《氫能與燃料電池戰(zhàn)略規(guī)劃路線圖》;2020年11月，美國(guó)制定了《氫能計(jì)劃發(fā)展規(guī)劃》;2021年3月，中國(guó)在第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)中將氫能與儲(chǔ)能列為國(guó)家六大未來(lái)產(chǎn)業(yè)之一。這些規(guī)劃都將氫燃料電池列為未來(lái)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。

理論上，氫燃料電池汽車(chē)能夠成為“僅僅排放純凈水”的交通工具，雖然可以做到足夠潔凈，但其易燃的特性又在安全性能方面埋下了隱患。

如果將氫燃料電池汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)放到“安全”和“環(huán)保”的擂臺(tái)上PK，誰(shuí)更能代表未來(lái)?

安全性能，誰(shuí)更強(qiáng)?

無(wú)論是電動(dòng)汽車(chē)還是氫燃料電池汽車(chē)，用于提供動(dòng)力的電池的安全性與可靠性是新能源汽車(chē)行業(yè)最為重視的課題。

先來(lái)看電動(dòng)汽車(chē)。電動(dòng)汽車(chē)的安全性主要取決于動(dòng)力電池的安全性。三元電池是目前電動(dòng)汽車(chē)的第一選擇，與磷酸鐵鋰電池相比，其安全性能較低。近期蔚來(lái)汽車(chē)在事故后的燃燒，以及此前關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)自燃事件的報(bào)道，都引起人們?cè)陔妱?dòng)汽車(chē)安全性方面的擔(dān)心。

因此，針對(duì)動(dòng)力電池安全性的研究正在積極展開(kāi)。目前，鋰電池的安全性理論上限再獲突破，動(dòng)力電池通過(guò)“針刺”實(shí)驗(yàn)。

廣汽集團(tuán)最新研發(fā)的彈匣電池系統(tǒng)，在安全性技術(shù)方面首次實(shí)現(xiàn)了三元鋰電池整包針刺不起火，比亞迪在2020年研發(fā)的刀片電池也通過(guò)了鋰電池針刺測(cè)試。在2020全球智慧出行大會(huì)上，中國(guó)工程院院士孫逢春也已經(jīng)證實(shí)，2019年中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)起火的概率只有萬(wàn)分之0.49;2020年這一概率下降到萬(wàn)分之0.26，是同期燃油汽車(chē)自燃率的四分之一。

此外，針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的安全標(biāo)準(zhǔn)也日趨完善，在工信部2021年3月16日發(fā)布的《2021年工業(yè)和信息化標(biāo)準(zhǔn)工作要點(diǎn)》中，電動(dòng)汽車(chē)的安全標(biāo)準(zhǔn)制定是其重中之重，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量達(dá)到燃料電池汽車(chē)的三倍以上，且對(duì)各類(lèi)車(chē)輛應(yīng)用都已經(jīng)有了較為詳細(xì)的規(guī)定。

再來(lái)看氫燃料電池汽車(chē)。由于氫氣的燃燒和爆炸極限范疇很寬，因此氫氣在人們心中總有易燃易爆的印象，那么氫燃料電池汽車(chē)是否能夠安全地運(yùn)用氫氣呢?

答案是肯定的。

首先，燃料電池汽車(chē)中僅有兩個(gè)地方涉及氫氣——電池堆和儲(chǔ)氫瓶。其中，電池堆本身并不儲(chǔ)存氫氣，因此，一旦檢測(cè)到氫氣泄漏，可以迅速切斷電源，保證車(chē)身安全。而儲(chǔ)氫瓶，根據(jù)中國(guó)物理工程研究院的調(diào)研顯示，目前中國(guó)主要采用的儲(chǔ)氫技術(shù)是來(lái)自加拿大(GFI)公司與意大利(OMB)公司的35MPa Ⅲ型儲(chǔ)氫瓶。在國(guó)際上更為先進(jìn)的Ⅳ型則尚未進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。35MPa Ⅲ型儲(chǔ)氫瓶在我國(guó)已經(jīng)屬于十分成熟的技術(shù)，完全具備車(chē)載條件。而且，一旦儲(chǔ)氫瓶檢測(cè)到氫氣泄漏，應(yīng)急電磁閥門(mén)便會(huì)迅速打開(kāi)，將氫氣及時(shí)排出。這些被排出的氫氣并不具備爆炸的條件，即使由于溫度、著火點(diǎn)等原因發(fā)生燃燒事件，它們也將因?yàn)榍啡泵荛]空間等條件，僅能保持燃燒狀態(tài)。此外，由于氫氣密度低，氫氣被排出后將迅速遠(yuǎn)離儲(chǔ)氫瓶及車(chē)輛，大大減少爆燃的機(jī)會(huì)。

在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，儲(chǔ)氫瓶的氫氣泄漏也是小概率事件，《車(chē)用壓縮氫氣鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶》(GB/T35544-2017)甚至可以保證儲(chǔ)氫瓶泄漏的概率，比油箱泄漏的概率還要低得多。儲(chǔ)氫瓶與燃料電池汽車(chē)的堅(jiān)硬外殼也為其承受撞擊而不爆燃提供了另一層保護(hù)，即使時(shí)速80千米的追尾事故也不能使儲(chǔ)氫瓶發(fā)生形變。現(xiàn)代汽車(chē)名下的氫燃料電池汽車(chē)在美國(guó)公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)(IIHS)測(cè)試中獲得最高安全評(píng)價(jià)的檢測(cè)結(jié)果，已經(jīng)超越了絕大部分的燃油車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)的防撞性能。甚至在一些現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，比如槍擊，氫燃料電池汽車(chē)最多發(fā)生泄漏，但絕不可能爆燃。從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，氫燃料汽車(chē)的安全性能已經(jīng)趕超電動(dòng)汽車(chē)了。

在燃料電池汽車(chē)相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)上，我國(guó)目前還遠(yuǎn)不能說(shuō)完備，尤其是針對(duì)各類(lèi)氫燃料電池汽車(chē)整車(chē)測(cè)試維保的方法，不管是商用、乘用，還是特殊領(lǐng)域均接近空白，這為氫燃料電池汽車(chē)的進(jìn)一步推廣增添了許多阻力。但在《2021年工業(yè)和信息化標(biāo)準(zhǔn)工作要點(diǎn)》中，工信部重點(diǎn)提出將大力開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)和充換電系統(tǒng)并進(jìn)行燃料電池汽車(chē)等標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定，標(biāo)準(zhǔn)的制定將始終追尋產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)時(shí)調(diào)整。

因此，就安全性能而言，動(dòng)力電池的研究和發(fā)展在近幾年突飛猛進(jìn)，但氫燃料電池汽車(chē)的技術(shù)發(fā)展也不落下風(fēng)，在安全性能上正在迅速追趕電動(dòng)汽車(chē)。

環(huán)保性能，誰(shuí)更優(yōu)?

發(fā)展新能源汽車(chē)最大的動(dòng)力來(lái)自低碳和清潔交通的內(nèi)在需要。因此，誰(shuí)能在這個(gè)維度上勝出，是決定誰(shuí)能主宰未來(lái)的重要因素。

以上數(shù)據(jù)均由作者根據(jù)當(dāng)下的中國(guó)電力結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行計(jì)算

而當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)則是決定未來(lái)贏家的關(guān)鍵。

早在2010年，清華大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)曾指出，在當(dāng)前中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)下，電動(dòng)汽車(chē)造成的碳排放，與燃油汽車(chē)相比差別不大;但是在二氧化硫和碳化物方面的排放，要數(shù)倍于燃油汽車(chē)。燃油汽車(chē)目前每百千米的碳排放量為19.9千克。而根據(jù)2020年中國(guó)發(fā)電能源結(jié)構(gòu)和電動(dòng)汽車(chē)的主流性能計(jì)算，得到的數(shù)據(jù)：純電動(dòng)乘用車(chē)每百千米的碳排放量為13.2千克。(計(jì)算過(guò)程中涉及的各種參數(shù)見(jiàn)表1)

可以看到，純電動(dòng)車(chē)的碳排放主要取決于發(fā)電結(jié)構(gòu)。隨著我國(guó)當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)的不斷改善，尤其是清潔能源的發(fā)電比例逐年提高，電動(dòng)汽車(chē)在未來(lái)會(huì)占據(jù)很大的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。

而關(guān)于氫燃料電池汽車(chē)，一些研究也表明，車(chē)輛儲(chǔ)存氫氣、駕駛運(yùn)行對(duì)能耗和碳排放的影響極小。但是在制氫過(guò)程中，其碳排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他用氫環(huán)節(jié)的碳排放。因此，在測(cè)算氫燃料電池汽車(chē)的碳排放量時(shí)也要把制氫過(guò)程中的碳排放量算入其中。

制氫過(guò)程中的碳排放很大程度取決于氫氣的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。根據(jù)公開(kāi)數(shù)據(jù)，綜合考慮當(dāng)前氫電轉(zhuǎn)化效率，氫燃料電池乘用車(chē)百千米氫耗1千克，如果按照全球氫氣生產(chǎn)結(jié)構(gòu)計(jì)算，氫燃料電池乘用車(chē)每百千米碳排放為12.31千克;如果按照中國(guó)氫氣生產(chǎn)結(jié)構(gòu)計(jì)算，氫燃料電池乘用車(chē)每百千米碳排放為16.96千克。(計(jì)算過(guò)程中涉及的各種參數(shù)見(jiàn)表2)

從全球角度來(lái)看，氫燃料電池乘用車(chē)的碳排放低于純電動(dòng)乘用車(chē)，但按照我國(guó)能源結(jié)構(gòu)和制氫方式來(lái)測(cè)算，氫燃料電池乘用車(chē)的碳排放高于純電動(dòng)乘用車(chē)，這是因?yàn)槲覈?guó)當(dāng)前生產(chǎn)的氫氣還是以灰氫和藍(lán)氫為主，因此，氫燃料電池汽車(chē)相比電動(dòng)車(chē)在環(huán)保方面處于下風(fēng)。

可以看到，在使用端，無(wú)論電動(dòng)汽車(chē)還是氫燃料電池汽車(chē)，能否逼近人類(lèi) “真正零排放”的目標(biāo)，都取決于未來(lái)的電力結(jié)構(gòu)。

未來(lái)理想狀態(tài)下，如果電動(dòng)汽車(chē)所使用的電力是由風(fēng)能、核能和光伏發(fā)電所產(chǎn)生，那么在使用過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)零碳排放;如果氫燃料電池汽車(chē)使用的氫氣是利用風(fēng)能、核能和光伏發(fā)電產(chǎn)生的電力，通過(guò)電解水制備而來(lái)，那氫燃料電池汽車(chē)也能實(shí)現(xiàn)“真正零排放”。因此，未來(lái)在環(huán)保方面的比拼，更重要的環(huán)節(jié)可能是：動(dòng)力電池的處置以及氫儲(chǔ)存中的能耗等。

通過(guò)上面的分析，氫燃料電池汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)，無(wú)論在安全性能還是環(huán)保性能方面，都沒(méi)有確定的勝出者。所以我們當(dāng)前還是應(yīng)當(dāng)保持著一個(gè)百花齊放的心態(tài)，讓市場(chǎng)選擇最能夠代表未來(lái)的技術(shù)路線。