氫氣已經(jīng)被吹捧為幾十年來最理想的零碳排燃料，但到目前為止，它卻一直未能廣泛普及。然而，2020年1月，由92家主要公司組成的組織氫氣理事會宣稱2020年代將是“氫的十年”。帝國理工學院環(huán)境政策中心客座教授、咨詢公司e4Tech的負責人大衛(wèi)·哈特（David Hart）贊同這一觀點。“我們看到了人們對氫，尤其是氫燃料電池的濃厚興趣?！彼f。
奔馳GLC F-Cell僅在德國提供租賃業(yè)務(wù)，油箱、電池、加氫口和電動機位于車輛后部；燃料電池驅(qū)動系統(tǒng)則在發(fā)動機蓋下
自1990年代后期以來，汽車制造商對氫動技術(shù)進行了大量投資，但是時至今日，市面上只能買到本田、現(xiàn)代和豐田制造的燃料電池汽車。大規(guī)模應(yīng)用并不是受到技術(shù)的阻礙，而是加氫站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)困難以及成本。不過，這一切即將改變。歸功于國際上計劃使氫氣成為整個能源系統(tǒng)的主要組成部分，不僅用于汽車，還用于家庭和工業(yè)供暖和供電，以及卡車、火車和輪船，也許最重要的是，用于存儲多余的電力。
目前，英國全國只有13家加氫站
2019年，英國宣布成為第一個到2050年實現(xiàn)凈零碳排放立法的國家，這比先前的法律要求將1990年的碳排放量減少80%的目標有所提高。豐田英國分公司替代燃料經(jīng)理約翰·亨特（John Hunt）解釋說，這產(chǎn)生了很大的不同：“減少80%的話，可以把所有困難的問題隱藏在剩余的20%之中。一旦將凈零碳排放放到臺前，就不得不重新思考，腦海里全是難。”
燃料電池電動車利用氫氣與外界空氣發(fā)生反應(yīng)
其中之一便是氫氣。亨特7月曾在《未來能源場景》報告中說：“英國國家電網(wǎng)清楚地表明氫氣是必不可少的，毋庸置疑?！眻蟾孢€稱，每年至少需要190TWh的電力來生產(chǎn)氫氣以達到凈零值，同時強調(diào)了其應(yīng)對用電峰谷的儲能能力（稱為電網(wǎng)平衡）。因為目前無法存儲大量的非高峰電量，在過去的十年中，8.7TWh的風能（相當于1.36億臺起亞e-Niro 64kWh電池組的容量）被白白浪費，價值高達6.49億英鎊。
今天很多風能都被白白浪費掉了
亨特相信英國在利用風力發(fā)電零碳排制氫方面具有巨大潛力?！坝鴵碛惺澜缟献罘奖?、最強風力條件?！彼忉屨f：“英國方便利用海水建設(shè)近海制氫廠，再通過管道或船運將其運至內(nèi)陸地區(qū)。結(jié)合廢油氣田和鉆井，使用這些平臺現(xiàn)場制氫是完全可行的?！?
綠氫是耗電電解水產(chǎn)生的。電能一旦轉(zhuǎn)化為氫氣，就可以無限期地進行存儲，充分利用枯竭的油田和鹽洞，這就是亨特所說的英國具有“出色的地質(zhì)條件”。英國已經(jīng)有三十個鹽洞被用來儲存天然氣和石油。曾經(jīng)用于輸送天然氣的管道可以用來輸送氫氣，起到儲能的雙重作用。歐盟目前的管道網(wǎng)絡(luò)不僅可以運輸天然氣，而且還可以存儲1500TWh的天然氣形式的能源。與電力不同，氫氣所存儲的能量不會隨著輸送而減少。歐洲天然氣供應(yīng)商的一個財團計劃再建14，000英里的管道，以形成整個歐洲的氫氣配送主干管道。
海水電解可以制氫
建設(shè)加氫站而沒有太多車來加氫，盈利難題一直倍受困擾，但是卡車、出租車和公共汽車的區(qū)域性商業(yè)車隊提供了解決方案。“最初的想法是建設(shè)許多加氫站，汽車隨處可以加氫?！焙嗵亟忉尩溃骸艾F(xiàn)在的想法則是在特定區(qū)域建立車隊形成節(jié)點。一旦有足夠多的區(qū)域，就可以將其合并。”亨特認為歐盟2050年目標“非常具有侵略性”，需要協(xié)同努力來增加生產(chǎn)綠氫所需的電解槽的產(chǎn)量。
英國公司ITM Power在這個方面有所領(lǐng)先。ITM Motive董事總經(jīng)理鄧肯·耶倫（Duncan Yellen）解釋說：“我們生產(chǎn)電解槽已有整整二十年的時間，2020年底將建成一座電解槽超級工廠。”ITM Motive是ITM Power新分公司，成立專門致力于加氫站的發(fā)展。目前已經(jīng)有七家加氫站，主要在倫敦附近，還有六家正在建設(shè)之中，包括倫敦地區(qū)兩家和北部地區(qū)的另外四家?！拔覀冃枰蠹s100家加氫站才能擁有合理的地理覆蓋范圍?！币畟愓f：“我的雄偉目標是在未來五年內(nèi)建成100家加氫站。由于燃料電池汽車種類繁多，100家加氫站足以覆蓋英國全境?！?
英國ITM公司專門從事儲能業(yè)務(wù)
ITM加氫站已經(jīng)為出租車隊和緊急服務(wù)部門提供服務(wù)，其中包括擁有11臺豐田Mirai的倫敦警察廳。“這些組織一天24小時都需要用車，沒有時間插拔充電?！币畟愓f。要知道，耶倫從2015年開始日常駕駛豐田Mirai，沒有發(fā)現(xiàn)車的性能不足的情況?，F(xiàn)在ITM加氫站的加氫成本含增值稅為每公斤10英鎊（Mirai可以加5kg氫）。耶倫的目標是將價格降低到含增值稅7英鎊左右，只比柴油價格低一點。耶倫堅信氫氣將是未來能源場景的重要組成部分：“如果要達到凈零排放，我們完全清楚必須要考慮氫氣。沒有氫，將無法進行季節(jié)性存儲、備用發(fā)電或重貨物運輸。”
豐田Mirai是公眾可以購買的首款氫動汽車
據(jù)估計，當今全球運營的氫動車有53，600臺，包括18，000臺汽車和31，000輛叉車，其余則為商用車。在英國只有240臺注冊，但是未來一兩年內(nèi)，總數(shù)可能會迅速增加。
氫動汽車如何工作
燃料電池電動汽車（FCEV）是具有氫燃料電池系統(tǒng)而非大型電池組的電動汽車，其中氫氣以700bar的壓力儲存于儲罐中，電池堆產(chǎn)生高壓電，小型緩沖電池提供瞬態(tài)電量以加速并存儲回收制動能量。電池堆由更小的燃料電池組成（豐田系統(tǒng)中為370個），每個燃料電池都包含一個聚合物膜，夾在涂有催化劑的陽極與陰極之間。氫氣流過陰極側(cè)，空氣流過陽極側(cè)；氫原子中的質(zhì)子通過聚合物膜被吸引，與空氣中的氧氣結(jié)合而產(chǎn)生水；留下的電子在陽極與陰極之間產(chǎn)生電流。因此，這種類型的燃料電池稱為質(zhì)子交換膜（PEM）。
FCEV氫氣被壓縮到700 bar或10，153psi的驚人壓力
開發(fā)過程中的難點在于電池堆內(nèi)部產(chǎn)生的水、穩(wěn)定性以及極低的溫度下起步。燃料電池也很昂貴，但其成本一直在下降，豐田公司希望到2025年與混合動力汽車相當。多年來，所有儲氫罐都經(jīng)過了嚴格測試，包括槍擊，而且氫氣僅在狹窄的空間內(nèi)才會帶來危險，因此燃料電池系統(tǒng)裝有泄漏傳感器。否則，氫氣會無害地散發(fā)到空氣中。給FCEV加氫與傳統(tǒng)汽車加油的方法幾乎相同，除了泵嘴牢固地鎖定在加氫口穩(wěn)定高壓。FCEV司機在加氫方面幾乎沒有區(qū)別，而駕駛體驗與純電動車完全相同。
氫動汽車研發(fā)進展
梅賽德斯·奔馳：盡管早在1998年奔馳便率先推出全球首款公路行駛FCEV，即基于A級的Necar4，但奔馳現(xiàn)在更專注于純電動車，還擁有奔馳GLC F-Cell原型車和數(shù)十年的研發(fā)經(jīng)驗。
通用：截止2016年，通用汽車已經(jīng)在燃料電池技術(shù)上投資了19億英鎊，2002年生產(chǎn)了創(chuàng)新的Hywire概念車，并在2008年與本田公司合作生產(chǎn)了Equinox FCEV，但最近擱置了FCEV發(fā)展計劃。
福特：自從與戴姆勒和加拿大主要的燃料電池開發(fā)商Ballard展開合作以來，福特已經(jīng)減小了發(fā)展FCEV的興趣。但是，福特在中國的合作伙伴江鈴還在生產(chǎn)氫燃料電池重型卡車。
寶馬：發(fā)展較晚，但現(xiàn)在與經(jīng)驗豐富的豐田合作，寶馬看到了燃料電池在大型車中的潛力。目前正在開發(fā)X5尺寸的SUV i Hydrogen Next。
捷豹路虎：以前沒有FCEV，但最近有興趣，創(chuàng)建了Project Zeus項目，目標是生產(chǎn)攬勝FCEV，強調(diào)氫動技術(shù)成熟，現(xiàn)在更容易實現(xiàn)。
豐田：豐田早在1992年就開始認真研究氫燃料電池技術(shù)，并于2015年將推出了Mirai。第二代Mirai將于2020年晚些時候推出。
現(xiàn)代：現(xiàn)代也是從1990年代開始開發(fā)氫燃料電池技術(shù)。繼ix35 FCEV之后，定制的Nexo現(xiàn)已在英國發(fā)售。
本田：本田是最早發(fā)展氫燃料電池技術(shù)的公司之一，于1980年代后期開始進行基礎(chǔ)研究，并自2008年起在美國推出Clarity FCEV。氫動汽車的更多消息，敬請關(guān)注后續(xù)報道。（來源：Autocar 編譯：黃永芬）
