还要多久，车子不加油、不充电就能跑？

“到2020年实现国民生产总值力争比2000年翻两番，实现2020年全面建成小康社会。”这句中学课本里面的考点现在终于可以验证了，据国家统计局统计显示，2000年，我国国民生产总值为8.9万亿多元，而在今年的新年致辞提到，2019年国民生产总值预计接近100万亿元。这已经不止翻两番！

很多事情看起来很遥远，但发展速度却远远超过我们的想象。1886年，第一辆汽车诞生，100多年过后，全球汽车已经突破10亿辆。当时的汽车还是使用蒸汽动力，而如今车子已经大规模使用汽油柴油，也逐渐向着充电的方向发展，那什么时候能达到不加油不充电呢？有一个大方向是氢燃料电池汽车，这将是终极环保高效的动力形式。

真正无污染

我们知道，国家推广插电、纯电等新能源汽车的很大一个原因是环保。而氢燃料电池汽车消耗的是氧气和氢气，不加油，不充电，最终排放的是无污染的水，对环境无危害，绿色环保。而且，相比电动车充电（0-100%）需要短则一小时（快充），多则十几小时（慢充）的低效率，氢燃料汽车加氢仅需要五分钟左右，基本和加油差不多，非常便捷性。

所以说，氢燃料汽车最大的意义就是无污染，以及加氢速度快，前者是和燃油车相比，后者是和电动车相比。

氢反应原理

氢燃料电池汽车的工作原理说起来并不复杂，最本质的是氢气和氧气反应，释放热量和水，把化学能转化为电能。用公式表示非常简洁，2H+O=2HO。和加油类似，往车内的氢罐中加入氢，即能获得动力储备。值得一提的是，氢的能量密度非常高，能够达到140.4MJ/kg，大约是汽油的3倍，从这方面讲，氢燃料电池是一个挺理想的能源解决方案。当然，它也需要复杂的电池热管理系统来维护正常工作。

代表车型

虽然氢燃料电池汽车还没得到大规模应用，但这并不意味着它是很新的技术，早在上世纪60年代氢燃料电池就已经应用在航天领域，随后延伸到汽车工业。1966年，作为美国登月计划的一部分，通用公司对氢燃料电池汽车进行了10个月的测试，这被认为是现代意义上的氢燃料汽车研发。不过，自此之后并没有太大发展。直到90年代，日韩国家开始发力这一技术领域，主要是丰田、本田、现代等大型车企。

丰田Mirai

丰田是氢燃料电池汽车的头部企业。1992年，丰田就开始这方面的研究，而达到顶峰的是2014年Mirai的面世，这是丰田的首款量产氢燃料电池汽车。

第一代的Mirai外观造型极其夸张激进，大尺寸的进气格栅配合狭长的灯组造型显得非常有未来感，实际上，Mirai在日语中就含有“未来”的意思。相比外观，其实它的动力形式才是最有革新意味的，Mirai的动力系统由氢氧化学反应的燃料电池组、储氢罐以及交流电机组成，这套动力系统的最大输出功率为155马力，0-100km/h加速时间为10秒，续航里程为482km左右。这样的数据看起来并不算出色，但在当时已经非常领先了。

第二代Mirai将在2020年海外上市，但其概念车已经发布，外观造型和上一代有很大差异，采用了丰田最新的设计风格，并且加入溜背轿跑元素，车身尺寸也大幅加长，轴距达到2918mm，车长达到4973mm。第二代Mirai通过改善燃料电池系统的性能以及增加氢气存储的容量，续航里程提升到644km左右。

本田Clarity

本田对燃料电池技术的研究也相当早，可追溯到80年代，而其技术成果是在2016年前后推出的Clarity。它的造型同样具有科幻色彩，但最大的亮点仍然落在续航和动力系统上。续航里程达到750km左右，已经超过燃油车的水平，并且实现了燃料电池及动力总成的小型化，动力系统仅相当于V6发动机大小，燃料电池变薄了20%，省出来的空间让它获得了接近燃油车的空间舒适性。

现代NEXO

现代在1998年开始开发燃料电池，并在2018年带来最新一代的产品NEXO。与Mirai、Clarity不同的是，NEXO是一辆SUV车型。分体式大灯、贯穿前脸的LED灯带、倒梯形中网、隐藏式门把手、环三角形尾灯，这些元素都极具科幻感。

NEXO搭载最大功率为120kW的电动机，在后轴采用了3个相同大小的储氢罐作为燃料储存装置，这也是目前量产氢燃料电池汽车中唯一使用3个储氢罐的车型，每个储氢罐能储存2.1kg氢气，这在续航上带来更优秀的表现，达到800km。NEXO在2018年E-NCAP碰撞测试中获得五星评级，在2019年IIHS获得“顶级安全车+”的评级，它也成为首款获得全球最高级别安全认证的氢燃料电池车。续航长，安全性有保障是它的优势之处。

瓶颈在哪？

那么以上三款车哪个在国内上市了呢？答案是零。首先一个必须面对的问题是价格，Mirai在日本补贴后售价约为30万人民币，而NEXO在韩国补贴后售价约为20万人民币。假如以这些价格进入中国将很难有竞争力，销量也不会高。贵是因为氢燃料电池汽车的成本还难以降下来，技术有待攻克，材料也不菲。例如，制氢、储氢都花费不小。

目前，氢气主要靠电解水或烃类如甲烷的分解来获得，这两种方式中，前者需要大量的电能，后者花费较多时间，也同样损耗能量。甲烷式制氢每吨成本要8千到1万元，成本比燃油车还要高。

氢气常态下是密度很小的气体，对它的压缩运输和存储有着很高的要求。氢气属于易燃易爆的危化物品，需要保证足够好的安全性。以NEXO为例，其储氢罐外部用上碳纤维以及特殊涂覆技术，并加入缓冲碰撞力装置，既可承受高压状态，也可长时间承受火焰，经过正面、侧面、40%偏置、跌落及极端环境循环诸多严苛安全测试和12000次的865bar加氢测试后，依然要有优秀的安全表现。

另外一个绕不开的难点是加氢站。建设成本高、数量少也是制约氢燃料电池汽车发展的主要因素。一个加氢站初期的投资需要2000万元左右，作为对比，一个中小型加油站大概仅需投资200万元。十倍的投入并非全部，还得再加上运营成本和土地成本，这都不是一个小数目。加氢站的数量相当欠缺，参考2018年的数据，欧洲拥有160座，是全球最多的，亚洲140座，北美85座。而我国所有加氢站大约31座，但正在运营的仅有12座。这样稀少的数量想要让氢燃料电池汽车大规模铺开并不现实。

愿景如何？

这是最为环保的终极能源形式，我们又怎么会因为一些难关就止步不前。除了寻求在技术上突破之外，各国政府对氢燃料都相当重视。

比如日本，首辆丰田Mirai的钥匙就交到首相安倍晋三手中，以显示政府对这一领域的支持。而中国，2018年，李克强总理参观丰田汽车，并考察了氢燃料电池车Mirai。2019年，《政府工作报告》中首次提出“推进充电、加氢等设施建设”。

在未来目标上，根据2017年日本经济产业省发布的《氢能基本战略》，2020年要累计实现4万辆保有量，2025年累计实现20万辆保有量。而我国方面，国家氢能标委会明确指出，到2030年，中国氢燃料电池汽车将超过100万辆，2030年国内将建成加氢站1000座。

总结

氢燃料电池汽车是一种短期成本大，但长期环保又高效的产业，这就需要政府和汽车企业协同合作。一方大力支持，一方勇于尝试。尽管国内新能源补贴正在退坡，但关于燃料电池汽车并未受到影响，这反映了国家在财政上的倾斜。汽车企业方面，国内也有开始试水的，例如去年，一家叫格罗夫的氢能汽车公司就首发一款续航超过一千公里的氢燃料电池汽车，据称今年将可实现交付。

对于氢燃料电池汽车，短期内要实现质的飞跃可能性不大，但正如上面所说，政府、企业都在最大限度地投入，整个前景还是很光明的。而作为消费者，我们要做的就是加深对它的了解，并期待有朝一日能普及到我们身边。如果按国家的计划，2030年超过100万辆，那氢燃料电池汽车离我们其实并不远。