中國氫能源發(fā)展到什么程度了？

命名為「飛揚」的火炬吸引了眾多眼球。除了極具活力動感的設(shè)計之外，此火炬還有一個特點 ——采用綠氫燃料，讓奧運火炬第一次實現(xiàn)了零碳排放。

「飛揚」火炬

正是通過這把火炬，很多人才第一次聽說了氫能，進而聽說了氫燃料電池車。實際上，氫燃料電池車并不是一個新概念，它已有半個世紀的技術(shù)歷史了。

早在1966年，人類就研發(fā)出了全球第一款氫燃料電池車Electrovan[1]。雖然這款車看起來一點也不酷，但這套技術(shù)卻很厲害，被應(yīng)用到了1971年的登月車上，順利完成了登月任務(wù)。

左:全球第一款氫燃料電池車Electrovan 右:1971年人類登月車

咱們中國研發(fā)氫燃料電池技術(shù)也有很多年了。2008年我剛保研的時候，課題組的老師與師兄們就圍繞幾輛氫燃料電池大巴忙里忙外的。就是這幾輛車全程服務(wù)了奧運會馬拉松賽，當時這還是一個新鮮技術(shù)，媒體報道此車「行駛平穩(wěn)、沒有噪音、沒有尾氣」[2]。

清華大學(xué)自主研發(fā)的氫燃料電池大巴服務(wù)2008年奧運會

咱們的亞洲鄰居韓國啟動氫燃料電池技術(shù)的研發(fā)則更早一些。早在1998年，現(xiàn)代汽車就設(shè)立了氫燃料電池研發(fā)部門，并于2000年以圣達菲（Santa Fe）為基礎(chǔ)，研發(fā)了第一款氫燃料電池車Santa Fe FCEV。

現(xiàn)代汽車第一款氫燃料電池車Santa Fe FCEV

說到這里，大家心中也許會冒出一個疑問：都到2022年了，大街上也見不到幾輛氫燃料電池車，說明商業(yè)上還不賺錢；既然如此，為什么大家還要提前那么多年、爭先恐后地去研發(fā)呢？

原因很簡單，因為氫燃料電池技術(shù)的優(yōu)點太多了，甚至被稱為終極能源技術(shù)！相對于傳統(tǒng)化石能源，它具有無污染、可再生、高效率三大優(yōu)勢：

無污染：氫氣+氧氣→水。不僅沒有氮氧化物這種有毒氣體，就連二氧化碳都沒有??！

不僅僅是運行時無污染，它甚至還能凈化空氣：氫燃料電池在從大氣中獲取氧氣的過程中，可以凈化99.9%的可吸入顆粒：例如，1輛現(xiàn)代汽車氫燃料電池車NEXO每行駛1小時，可凈化26.9kg空氣，相當于43名成人1小時呼吸的空氣量[3]。

可再生：除了工業(yè)副產(chǎn)品制氫之外，還能通過煤制氫、電解水制氫等途徑，全生命周期效率要優(yōu)于汽油柴油；當然我們最好的選擇還是采用綠氫。雖然退一萬步講，氫能源效率還不如汽油柴油，但氫能源作為可再生能源，對石油對外依賴很強的東亞中日韓來說，依然是很有吸引力的選項。

高效率：氫燃料電池最高效率不受卡諾循環(huán)限制，實際效率比內(nèi)燃機高。

相對于鋰離子電池來說，氫具有能量密度高、加氫快兩大優(yōu)勢：

能量密度高：氫氣的能量密度比鋰電池高上百倍，甚至比石油的能量密度更高。

加氫速度快：加氫與加油都只需要三五分鐘，體驗相仿。如此一來，車主就免去充電等待的時間了。例如現(xiàn)代汽車氫燃料電池車NEXO中國版，只需要加氫3-5分鐘就可以續(xù)航550km（CLTC-P工況）。

雖然氫燃料電池技術(shù)看起來非常美好，但這個領(lǐng)域的研究者一直非?？酀?。有的學(xué)者從黑發(fā)研究到了白發(fā)，還是沒看到氫燃料電池大規(guī)模量產(chǎn)的一天。

為什么會有這種情況？我認為有內(nèi)外兩方面原因：

內(nèi)因：氫燃料電池技術(shù)本身的關(guān)鍵技術(shù)難，需要達到技術(shù)臨界點。

外因：氫能是一整個體系，需要外部環(huán)境的天時地利人和。

今年進博會上，在現(xiàn)代汽車集團展臺可以了解到氫能的最新進展，我感覺氫能的時代馬上就要到了！

第五屆進博會的現(xiàn)代汽車集團展臺

一、進博會上的現(xiàn)代汽車集團展臺

進博會上，現(xiàn)代汽車集團的展臺面積比較大。據(jù)發(fā)布會介紹，現(xiàn)代汽車集團連續(xù)4年都是進博會上參展面積最大的汽車品牌展臺，由此可見對中國市場的重視。

展臺總共展出了5款車型，2款純電、1款進口、2款氫燃料電池車。擺在展臺C位的是NEXO中國版，而氫燃料電池重卡XCIENT Fuel Cell則占據(jù)了展臺最大面積。除此之外，還展示了HTWO氫燃料電池系統(tǒng)，并以一塊超大的展示墻介紹現(xiàn)代汽車集團的氫燃料電池研發(fā)歷史。可以看出，氫能是這次進博會現(xiàn)代汽車集團的展示重點。

我最為關(guān)注的肯定是那輛NEXO中國版，因為它即將在今年年內(nèi)正式在中國推出。

第五屆進博會現(xiàn)代汽車集團展臺上的NEXO中國版

在工信部《免征車輛購置稅的新能源汽車車型目錄》(第五十七批)中可以清晰地看到[4]，NEXO中國版是氫燃料電池車型中的唯一一款乘用車。國內(nèi)消費者對這款車可能還不太熟悉，實際上它是目前最暢銷的氫燃料電池車，截止2022年9月全球銷量突破了3萬輛。

NEXO中國版登上《免征車輛購置稅的新能源汽車車型目錄》

展臺中間展示了現(xiàn)代汽車最新的氫燃料電池系統(tǒng)。它看起來像個發(fā)動機，實際上工作起來是與電池類似的電化學(xué)過程。這時候，普通消費者就有點迷惑了，那究竟應(yīng)該從發(fā)動機角度按排量、按馬力來評價性能呢，還是從鋰電池角度按能量密度、電池容量來評價呢？

實際上各企業(yè)的技術(shù)進步日新月異，評價氫燃料電池系統(tǒng)的性能參數(shù)很多，預(yù)研階段、樣機階段與量產(chǎn)階段的性能差距也很大，橫向比較較為困難。因此不如快刀斬亂麻，咱們直接比較量產(chǎn)車上的氫燃料電池系統(tǒng)性能差異吧，這樣比較最為客觀公正！

現(xiàn)代汽車于2013年推出的ix35 FCEV氫燃料電池車是全球最早的量產(chǎn)氫燃料電池汽車。2018年推出氫燃料電池量產(chǎn)乘用車NEXO，搭載了第二代氫燃料電池系統(tǒng)，從全球范圍來看，它在續(xù)航距離、儲氫水平、電機功率等關(guān)鍵性能上都均占據(jù)明顯優(yōu)勢 —— 這正是東亞玩家「卷」起來的一個表現(xiàn)吧！

我家附近就有一個加氫站，每次跑步的時候都會路過。最近，前來加氫的氫燃料電池車越來越多，有時候竟然還要排隊加氫。看來，氫燃料電池車真的離我們越來越近了。

除了乘用車NEXO中國版之外，還有一輛全球首款量產(chǎn)的氫燃料電池重卡XCIENT Fuel Cell亮相第五屆進博會現(xiàn)代汽車集團展臺。

你可能會好奇，氫燃料電池系統(tǒng)工作起來很溫和，能帶得動這個大家伙嗎？ 實際上，氫燃料電池重卡本身也是混合動力汽車：氫燃料電池系統(tǒng)發(fā)電充給電池，通過電機來驅(qū)動重卡。

氫燃料電池重卡的工作原理

相對于純電來說，氫燃料電池的優(yōu)點在重卡上發(fā)揮得淋漓盡致：

長續(xù)航vs占用運力：電動乘用車2噸重，坐人載貨最多400公斤；重卡不一樣，得裝個幾十噸貨拉走，這就需要超級大的電池。但電池本身也重，占用運力，賺錢效率又低了；電池還比較貴，初期成本高，也更難賺錢。氫燃料電池就沒有這個問題，因為氫氣的能量密度遠超電池。

氫的能量密度比鋰電池高很多，可以裝載更多貨物

補能速度：重卡電池容量太大，乘用車的「10分鐘充200公里」在重卡上行不通。乘用車大部分時間閑置，慢慢充電也可以；商用車不行啊，作為賺錢機器一般是兩班倒不停地開，要是充個10小時的電，相當于運力減一半，劃不來??！但是氫能源電池重卡可以解決這個問題，重卡加氫也只需要8-20分鐘。

加氫速度比充電速度快很多，對重卡來說可以行駛更多距離

現(xiàn)代汽車集團在「氫能愿景2040」中提到，將在2028年率先成為全球首個旗下所有商用車型均搭載氫燃料電池系統(tǒng)的汽車制造商。 在現(xiàn)代汽車集團2021年的氫之日發(fā)布會中，我對其中一個叫做Fuel Cell e-Bogie的概念產(chǎn)品非常感興趣！

Fuel Cell e-Bogie是什么呢？ 我認為可以將它理解為商用車的滑板底盤，兩個e-Bogie承載一個集裝箱，可以實現(xiàn)蟹行模式。

e-Bogie的蟹行模式

當然，也可以實現(xiàn)后輪轉(zhuǎn)向，這讓集裝箱的貨運靈活性大大提高：

e-Bogie的后輪轉(zhuǎn)向

大家也注意到了，e-Bogie作為滑板底盤根本沒考慮駕駛員的位置，這是因為它具備L4級別的無人駕駛能力。例如下面多個e-Bogie組成的車隊跟車場景，就像多節(jié)車廂連接在一起的火車一樣。這樣行駛不僅安全，還可以減少跟行車輛的風(fēng)阻，從而實現(xiàn)節(jié)能。

e-Bogie的無人駕駛能力

此外，在氫之日發(fā)布會上，現(xiàn)代汽車集團還展示了氫能混動跑車概念車Vision FK、救援無人車（Rescue Drone）新型氫燃料電池概念車、移動型加氫站（H Moving Station）、可為處于偏遠崎嶇地區(qū)的車輛提供充電救援的應(yīng)急救援車（RHGV）等一系列面向未來的氫能產(chǎn)品。

現(xiàn)代汽車集團還提出了一個偉大的目標，到2040年，氫能將不僅適用于交通運輸，還將更廣泛地應(yīng)用于不同行業(yè)和領(lǐng)域，例如生活、工業(yè)等領(lǐng)域；致力于讓“每個人、每件事、每一處”都能輕松地使用氫能。

在我看來，現(xiàn)代汽車集團就像是“氫能領(lǐng)域的特斯拉”一樣，用20多年的技術(shù)研發(fā)，直擊氫能出行領(lǐng)域的本質(zhì)，以一流的氫燃料電池系統(tǒng)為基礎(chǔ)，不斷擴展應(yīng)用場景，不僅是一個氫燃料電池車的生產(chǎn)企業(yè)，更將成為環(huán)保移動出行領(lǐng)域的解決方案供應(yīng)商。通過氫能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為全人類以及地球提供切實可行的可持續(xù)發(fā)展解決方案。

二、氫能進入高速發(fā)展期

今年的進博會上，現(xiàn)代汽車集團為什么把重心放在了氫能上呢？答案也很簡單：中國的氫能即將進入高速發(fā)展期！

今年3月23日，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，為氫能產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展指明了道路。

今年的清華大學(xué)碳中和技術(shù)論壇上，歐陽明高院士認為氫燃料電池的市場規(guī)模將在2025-2030年飛速增長，不僅適用于長途重卡，還適用于長途客車，甚至乘用車的SUV車型 —— 單點突破，多點開花。

看到這里大家應(yīng)該會隱隱覺得，現(xiàn)代汽車集團攜氫能來到進博會，應(yīng)該不只是展示一下這么簡單，背后應(yīng)該有很多實際行動了吧？

果不其然，原來現(xiàn)代汽車集團已將氫能事業(yè)帶到了中國：2019年12月與廣州簽定備忘錄后，總投資達85億元、占地面積為20.2萬平方米的現(xiàn)代汽車集團首個海外氫燃料電池系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)、銷售基地—— 「HTWO廣州」，即將竣工投產(chǎn)。

進博會展臺上也展示了「HTWO廣州」的沙盤模型：

產(chǎn)品方面，除了NEXO中國版之外，現(xiàn)代汽車在商用車方面也獲得了本地生產(chǎn)資質(zhì)，正在積極探討本地生產(chǎn)計劃。就在11月8日，現(xiàn)代汽車集團與中金公司旗下全資子公司中金資本簽署了合作框架協(xié)議，雙方將針對中國商用車市場電動化和智能化轉(zhuǎn)型需求，充分發(fā)揮現(xiàn)代汽車集團在氫燃料電池領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢資源，攜手助力中國新能源商用車市場的發(fā)展。個人認為，現(xiàn)代汽車集團向中國導(dǎo)入氫燃料電池技術(shù)與產(chǎn)品，可以加速中國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

現(xiàn)代汽車集團當然也明白，來中國發(fā)展，就要與東道主深入合作：

投資方面：2018年與清華工業(yè)開發(fā)研究院攜手成立了目標規(guī)模1億美元的氫能產(chǎn)業(yè)基金，專門孵化氫能產(chǎn)業(yè)優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)公司。

交通運輸：2022年10月，以“HTWO廣州”為依托，與廣州恒運、廣州開發(fā)區(qū)交投集團簽訂合作意向書，成立氫能合資公司。

無人駕駛：2022年10月，以“HTWO廣州”為依托，與廣州恒運、廣州文遠知行簽訂氫能無人駕駛合作框架協(xié)議，打造全球首個無人駕駛氫能汽車示范區(qū)，開展氫能智慧服務(wù)示范運營等行動持續(xù)構(gòu)建氫能生態(tài)。

總結(jié)

回到問題本身：氫能源汽車現(xiàn)在發(fā)展到什么程度了？個人認為，雖然自誕生以來的半個多世紀發(fā)展很慢，但氫燃料電池汽車即將迎來高速發(fā)展期。

俗話說，春江水暖鴨先知。千里之外的現(xiàn)代汽車集團都攜氫能以真金白銀來中國大舉投資了，答案還不夠明顯嗎？