[汽車之家 電動車技術(shù)]　　氫能，是一個我們從初中課本里就學(xué)到的詞語。它被一些電動車業(yè)界大佬認(rèn)為是智商稅，是不切實際的妄想，也有很多人稱其為終極能源，是碳中和的法寶。那么氫能對于用戶用車和能源產(chǎn)業(yè)到底意味著什么，長城汽車最新發(fā)布的氫檸技術(shù)又為氫能的應(yīng)用描繪出了怎樣的未來？

氫燃料電池汽車比電動車強(qiáng)在哪？

　　在氫燃料電池汽車中，氫氣不是以燃燒的方式釋放能量，而是通過電化學(xué)反應(yīng)直接產(chǎn)生驅(qū)動車輛的電能。想要實現(xiàn)這一反應(yīng)，并不是將氫氣和氧氣進(jìn)行簡單的混合就能完成，它還需要燃料電池中的膜電極（包括催化劑層、氣體擴(kuò)散層和質(zhì)子交換膜）為反應(yīng)創(chuàng)造條件。

　　正因為使用過程中存在復(fù)雜的能量裝換，馬斯克、王傳福等電動車界的大佬認(rèn)為氫燃料電池是將簡單的問題復(fù)雜化了，使氫能的最終效率并不像大家想象的那么高效。那么氫燃料電池相對于電動車究竟好在哪？

　　首先，作為一種能量密度三倍于汽油的能源，氫能與氫燃料電池汽車的搭配最先解決的是電動車補(bǔ)能速度和里程焦慮的問題。

　　另一個困擾電動車的問題——冬季續(xù)航衰減，在氫燃料電池汽車上也同樣得到了緩解，不必過于擔(dān)心車輛在冬季和低溫條件下的續(xù)航表現(xiàn)。

　　此外，氫燃料電池工作產(chǎn)生的這部分熱能還可以用于進(jìn)行車內(nèi)采暖，用戶也就可以像開燃油車那樣在冬天放心大膽的開暖風(fēng)了。

氫能上車需要幾個步驟？

　　2001年我國才開始進(jìn)行氫燃料電池汽車的研發(fā)工作，首次提出氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃是在2016年10月發(fā)布的《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(2016)》中。而美國通用早在1966年就已經(jīng)開始研發(fā)氫燃料電池汽車，日本的本田則開始于1992年。由于起步較晚，膜電極、雙極板、高壓儲氫瓶、增壓機(jī)、制氫、儲氫等核心關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)仍落后于日本、韓國、加拿大、美國等先發(fā)國家，國內(nèi)的供應(yīng)商體系也并不完善。

　　通過自主研發(fā)、自主制造，長城汽車逐步實現(xiàn)了“電堆及組件、燃料電池發(fā)電及組件(控制器等)、Ⅳ型儲氫瓶、高壓儲氫閥門、氫安全、液氫工藝”六大核心技術(shù)和產(chǎn)品的知識產(chǎn)權(quán)自主化，并形成了氫檸技術(shù)這一高性價比的車規(guī)級“氫動力系統(tǒng)”解決方案。

　　國內(nèi)比較成熟的儲氫瓶產(chǎn)品是使用金屬內(nèi)膽的III型瓶，儲氣壓力為35MPa（約合350個大氣壓，是液化氣罐儲氣壓力的60倍），通常被應(yīng)用于空間限制寬松的氫燃料電池商用車上。而在乘用車領(lǐng)域國外車企主要采用的是70MPa（約合700個大氣壓）、塑料內(nèi)膽的IV型瓶，尤其對于寸土寸金的乘用車來說，在存儲相同質(zhì)量的氫氣時，更大的儲氣壓力可以顯著降低儲氫瓶的體積，大大降低車內(nèi)的空間布置難度，塑料內(nèi)膽的使用還可以降低儲氫系統(tǒng)的重量。

　　想要讓70MPa的高壓儲氫系統(tǒng)安全穩(wěn)定的工作，配套的驗證手段和保護(hù)措施也必不可少。通過循環(huán)疲勞、壓力爆破等試驗手段的建立，可以對儲氫系統(tǒng)的耐久度和耐壓能力進(jìn)行測試，從而驗證瓶體和閥體的安全性。

　　接下來想要將氫能轉(zhuǎn)化為電能從而驅(qū)動汽車，還有賴于一個高效的電堆，來為氫氣的電化學(xué)反應(yīng)提供場所。目前，長城氫檸技術(shù)已經(jīng)具備了大功率電堆的材料選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能仿真、制造和生產(chǎn)工藝的全套能力，可年產(chǎn)100萬片膜電極、3000套150kW電堆，能滿足氫燃料電池汽車的裝機(jī)需求。

　　長城還實現(xiàn)了電堆的模塊化設(shè)計，能通過模塊的疊加滿足從千瓦級到兆瓦級功率范圍的需求，使氫燃料電池可以應(yīng)用在軌道交通、船舶、航空、氫能發(fā)電、大功率備用電源等領(lǐng)域，從而擴(kuò)大技術(shù)的應(yīng)用范圍，也促使氫燃料電池產(chǎn)業(yè)更快成熟和降低成本。

　　最后，氫燃料電池還需要一套可靠的電堆管理系統(tǒng)，來監(jiān)控電堆內(nèi)電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行情況，通過對供氣量、濕度、溫度的控制，保證氫燃料電池在適宜的狀態(tài)下工作。

　　在氫燃料電池汽車的普及上，氫氣的制取、儲運、加注全產(chǎn)業(yè)鏈的打通，也是讓氫燃料電池汽車好開好用的重要因素。

　　此外，長城汽車還對低溫液氫的液化、儲存和加注技術(shù)進(jìn)行了公關(guān)，如果以體積能量密度更大的液態(tài)氫氣來進(jìn)行氫氣的儲運，能讓氫能的長周期存儲和長距離運輸更加高效。

　　經(jīng)歷十年建設(shè)發(fā)展的充電網(wǎng)絡(luò)目前仍然難以達(dá)到完美覆蓋，造價更高、占地面積更大的加氫站建設(shè)自然也不是短時間就能初具成效的工程。而氫燃料電池汽車的試運營和商業(yè)化，將是拉動整個氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最好抓手。在整個氫能源體系完備之前，長途使用、路線固定的商用車，或者是大型的乘用車，會是氫燃料電池汽車占據(jù)優(yōu)勢的領(lǐng)域，而更靈活的充電樁則能讓電動車勝任城市中短途出行場景。

編輯點評：

　　對于氫燃料電池汽車的發(fā)展前景，所承受的期待和非議都要比十年前的電動車更大。能量密度、環(huán)境友好度等先天的優(yōu)勢使我們對氫能如此著迷，而任重道遠(yuǎn)的能源體系建設(shè)又讓我們對它的前景憂心忡忡。但不妨以發(fā)展的眼光看待氫能源的未來，用發(fā)展的手段解決氫能源面臨的問題，相信隨著越來越多的車企加入氫能源賽道，未來綠色出行的新前景也會逐漸明朗起來。（文/圖 汽車之家 孫一超）

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