風生水起的純電VS氫能源，誰才更有未來？

兄弟們，如今的純電真是風生水起，路上能看到很多純電車了，不過不知道大家有沒有了解過氫能源汽車，氫能源一直被認為是比純電還要清潔的能源，因為它排出來的基本只有水，所以是非常環保的能源。所以這里做一個假設，如果氫能源技術成熟了，會替代純電嗎？帶著這個疑問，咱們詳細的聊一下。

氫能源在很多領域都有應用，比如交通領域、工業領域、軍事領域等，今天咱們主要聊聊它在交通領域中的應用。不過交通領域仍然是一個比較寬泛的叫法，因為交通領域還包括公路、鐵路、航空和海運等，今天咱們重點聊聊氫能源在公路上的應用，也就是以氫氣作為能源的汽車。

目前以氫氣作為能源的汽車一共有兩種方式，第一種是把氫氣作為燃料供給內燃機燃燒的方式，也叫做氫內燃機。它其實還是以傳統內燃機為基礎，只不過改變了燃料供應系統、噴射系統和燃料等，是通過燃燒氫氣產生動力，最后驅動車輛行駛的過程，這個過程同樣需要按照吸氣-壓縮-做功-排氣四個沖程來完成，也就是從化學能到機械能的過程。

氫內燃機最早可以追溯到1807年，當時由瑞士人伊薩克·代·李瓦茨研發出了第一款單缸的氫內燃機。然后到了1968年，前蘇聯科學院用汽車發動機做了試驗，然后改成了液氫的方案，這樣可以提高發動機的熱效率并且減少熱負荷。

這里簡單聊一下熱效率和熱負荷，熱效率一般來說是越高越好，代表能源的利用率更高，而熱負荷恰恰相反，熱負荷代表單位時間內釋放的熱量，如果過大，內燃機是承受不住的，那就很有可能發生故障，而且就算沒有故障，也會減少內燃機的使用壽命，所以熱負荷必須要在一個合理的范圍內。

然后咱們接著聊，時間來到1972年，洛斯阿拉莫斯實驗室把一輛別克轎車改成了液氫汽車，發動機是一臺增壓的六缸四沖程內燃機，充滿一次可以行駛274km。

然后在1997年，福特啟動了氫內燃機的開發工作，并在2001年發布了一臺2.0L的氫內燃機轎車。

隨后馬自達在2003年也發布了一臺雙燃料汽車。

寶馬在2005年同樣也發布了一臺基于寶馬7系的12缸6L雙燃料汽車，雙燃料指的是氫氣+汽油的方式，因為加氫并不方便，所以這種設定就是在沒有氫氣的情況下，依然還可以用汽油去跑，這種感覺很像我們現在的插混，沒電了就用油跑。

簡單的了解完氫內燃機的工作方式和歷史后，那它有什么優勢和劣勢呢？為什么現在依然沒有普及？

首先是優勢:

第一，產業鏈成熟，因為它的大部分零件與傳統內燃機是共用的，所以相對更成熟，而且制造成本也更低

第二，對氫的純度要求不高

第三，不需要稀有金屬作為催化劑

第四，體積較小，雖然它需要儲氫罐，但是依然比燃料電池要小

第五，對環境的適應能力強，比如高溫、震動這種的容忍度更高

第六，就氫能源本身來說，它不存在碳排放，所以是非常綠色的能源

但是氫內燃機同樣也有問題，這也是為什么它還沒有普及的原因。

第一，首先是燃燒不好控制，因為氫氣是易燃易爆的氣體，稍微控制不好就會發生超級爆震，這里在科普一下什么是超級爆震。它的意思是在正常點火前，燃燒室內就發生了大面積的自然現象，此時缸內的壓力會迅速升高，而且爆震時你還會聽到明顯的敲缸聲音，所以發動機是很容易損壞的。

第二，這種能源形式雖然沒有碳排放，但是因為空氣中含有大量的氮氣，在高溫下氮氣和氧氣會產生化學反應，生成氮氧化物，這種物質是有毒的，會損傷肺部功能。不過，其實我們現在的傳統內燃機也會產生這種氣體，不過氫內燃機至少不用擔心碳排放的問題了。

第三，制氫的方法有很多，比如電解水提煉氫、煤炭制氫或者生物發酵制氫等，不過這些都存在一定的問題，比如成本高、產出效率低或者技術不夠成熟等?？傊?，目前還沒有一個特別完美特別好的制氫方法。

第四，氫是易燃易爆的氣體，所以如何安全的運輸和存儲就變的非常重要了。你們可以想想，現在不論是燃油車還是純電車，其實都有自燃的情況，這就是概率問題，但自燃也就是小范圍的，它基本上不會影響到其他車輛，但如果是氫能源汽車的話，比如車上裝了儲氫罐，那就不是簡單的自燃問題了，而是爆炸，你們想想什么后果吧。

第五，類似加氫站這種基礎設施的普及需要很長時間，我覺得比充電樁的普及還要久。

氫內燃機咱們就先聊到這，如果有什么想說的可以在評論區留言，我們一起討論。下面咱們再來聊聊氫燃料電池的方案。

這東西簡單來說就是電解水的逆反應，就是氫氣和氧氣發生反應產生水的過程，是通過催化劑的作用釋放出電能的裝置。所以說氫燃料電池做到了真正意義上的0排放，因為它只會產生水，而且與我們的鋰電池不同，氫燃料電池是發電裝置，而鋰電池是儲電裝置。

這種方案的優勢是:

第一，可以供暖，氫燃料電池的放電是一個化學反應，所以也有放熱反應，會產生大量的熱水和蒸汽，所以供熱效果不錯

第二，效率高，理論可以達到90%，目前可以做到40%-60%，比內燃機強多了

第三，污染物的排放幾乎為0，只有水，所以是非常清潔的能源， 比氫內燃機還要清潔

第四，氫元素在大自然中大量存在，而且還是宇宙中最豐富的元素，不過我們需要的那種氫氣很少存在，所以一般都是需要提煉的

至于劣勢也很多，比如:

制氫、儲氫，這個在講氫內燃機的時候就說過，氫燃料電池同樣要面臨這個問題。然后比如安全方面、基礎設施和氫燃料電池本身的技術問題等?？傊褪蔷窒扌赃€很大，想要大規模使用還不行，現在最多也就是小規模的，而且基本都是商用。

如果把氫內燃機和氫燃料電池放在一起比較，我覺得肯定還是氫燃料電池更有前景，不過它需要的技術也更高。

如果要跟純電比的話，我覺得未來應該不會出現誰取代誰的情況，大概率就是并行的方式。純電方面如果未來有了更強大的電池技術，比如固態電池，那純電的春天可能就真的來了，而氫能源方面，未來更有可能在商用方向發揮作用。